[發明專利]一種基于Linux的開放式數控系統的STEP-NC譯碼器開發方法

有效

• 申請號: 202110533112.3
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113296475B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 林述溫;龍星興;李澤眾;田光清
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于Linux的開放式數控系統的STEP-NC譯碼器開發方法，其特征在于，包括對STEP-NC譯碼器的讀取模塊、數據映射模塊、儲存模塊、規劃模塊的開發；所述讀取模塊能夠讀取STEP-NC程序文件；所述數據映射模塊能夠建立STEP-NC代碼的數據結構映射原則，定義數據類型映射關系；所述儲存模塊能夠將EXPRESS語言描述實體映射并儲存為C++語言描述的類；所述規劃模塊能夠規劃出包含坐標值和方向向量信息的刀具軌跡，用于開放式數控系統的運動控制模塊實現插補運算處理；

所述STEP-NC譯碼器能夠通過Qt Creator 4.5.3跨平臺集成開發環境IDE作為開發工具，將STEP-NC譯碼器作為一個可配置的NC譯碼方案集成于自主開發的數控系統中，實現STEP-NC代碼和G/M代碼的譯碼方式可配置；

所述STEP-NC譯碼器能夠實現STEP-NC代碼程序的讀取、并提取出與數控加工的相關信息；

所述STEP-NC譯碼器譯碼得到的數控加工數據信息，能夠被開放式數控系統獲取，并由開放式數控系統的運動控制模塊進行插補運算處理，實現對ISO 14649標準中定義的2.5D制造特征的數控加工；

所述STEP-NC譯碼器的譯碼方式包括如下步驟：

步驟S1、讀取模塊讀取數控代碼文本文件，判斷讀入的文本文件是否為STEP-NC程序文件；如果是，則提取STEP-NC程序文件中的數據程序段代碼，并將其轉化為可被開放式數控系統利用和操作的數據格式；

步驟S2、通過對EXPRESS語言和C++語言的數據結構和數據類型進行分析，在數據映射模塊中建立數據結構映射原則，定義數據類型映射關系，為實現儲存模塊的映射提供基礎；

步驟S3、儲存模塊通過調用數據映射模塊中所建立的映射關系，將讀取模塊讀取到的數據程序段代碼映射并儲存為相應的C++類對象；

步驟S4、規劃模塊通過訪問儲存模塊生成的類對象，根據類名提取與走刀軌跡規劃相關的特征類數據，獲得包括幾何特征、加工策略的刀具軌跡規劃相關信息，生成包含刀具軌跡坐標值和方向向量信息的加工程序隊列，再送入開放式數控系統的運動控制模塊中實現插補運算處理；

所述步驟S4中，對刀具軌跡規劃的具體步驟為：

步驟S41、讀取STEP-NC程序中包括制造特征實體、加工特征實體、加工操作實體的實體，譯碼獲得包括加工特征、幾何輪廓、加工策略、坐標系相對關系的數控加工信息；

步驟S42、根據譯碼獲得的開放式數控系統的坐標系相對關系，以機床坐標系作為機床的固有定位坐標系，確定裝夾坐標系、工件坐標系和特征坐標系相對機床坐標系的原點坐標偏移量和坐標軸方向矢量，通過坐標變換獲得這三個坐標系的表示方法，建立坐標變換矩陣；

步驟S43、根據譯碼獲得的開放式數控系統的加工特征、幾何輪廓、加工策略，規劃出STEP-NC程序的刀具軌跡行程的各拐點的坐標值和方向向量，并通過坐標變換矩陣，獲得刀具軌跡在數控機床上的軌跡點坐標值和方向向量。

2.根據權利要求1所述的一種基于Linux的開放式數控系統的STEP-NC譯碼器開發方法，其特征在于，所述步驟S42中裝夾坐標系、工件坐標系和特征坐標系相對機床坐標系的坐標變換矩陣為：

其中，[X_M，Y_M，Z_M]^T為新坐標系各點相對于機床坐標系的坐標偏移量，分別為機床坐標系X、Y、Z軸的方向矢量：[1，0，0]^T、[0，1，0]^T、[0，0，1]^T，分別為STEP-NC代碼實體中獲得的新坐標系相對機床坐標系的X、Y、Z軸方向矢量，[X_N，Y_N，Z_N]^T為將要建立的新坐標系中各點的坐標值，[X_O，Y_O，Z_O]^T為平移變換矩陣，即新坐標系原點相對機床坐標系的坐標值。