面向生產線的開放式數控系統技術方案

本發明專利技術公開了一種面向生產線的開放式數控系統，它包括服務器、CAM系統、CAPP系統、以太網、工控機、運動控制卡和交換機，所述服務器、CAM系統、CAPP系統和交換機分別接入以太網，所述運動控制卡設置在對應數控機床上并與工控機連接；所述工控機與交換機連接。本發明專利技術實現了多臺不同數控系統品牌的機床之間的信息交互和任務分配，實現了對加工工藝規劃、加工任務分配、各個工序加工路徑生成、不同品牌數控系統或數控機床參與加工的全過程管理。另外，本發明專利技術采用串口通訊技術與接收模塊進行數據傳輸，具有傳輸距離遠，可靠性高、拓展能力強、安裝方便、界面美觀的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種數控系統，具體地說是一種面向生產線的開放式數控系統。
技術介紹
開放式數控系統是一種不依賴于特定的軟硬件平臺的數控系統，作為用戶希望能夠在選用硬件上具有更大的自由度，而作為機床生產廠商，面對市場快速變化的需求，設計和集成系統的時間要求越來越緊迫，因此，機床生產廠商也希望數控系統的各個構成要素具有標準的接口，具有即插即用的特性。CNC (計算機數字控制機床)系統的模塊化建立在對機床的各個構成要素功能的邏輯性分析的基礎上，將其分解為邏輯上相互獨立的模塊，實現模塊與功能之間的一一對應關系，為這些模塊之間的連接制定接口標準。模塊化的構成要素能夠滿足用戶和制造廠商的多樣化、多層次的要求，能夠采用少量模塊組合出多種產品，高效、優質地滿足不同用戶的需求。開放式數控系統由于其在通用性、可擴展性、兼容性、可移植性等方面的優越性，越來越受到世界范圍內數控系統制造商、數控系統用戶、尤其是計算機系統制造商的關注。基于微機的開放式數控系統已成為世界數控技術的發展潮流，是數控技術發展的必然趨勢。隨著工業PC機的快速發展，價格大幅度降低，可靠性大為提高，以工業PC機為核心的控制系統已經被工業控制領域所接受。基于PC的開放式數控系統具有成本低、標準化、軟件資源豐富、可靠性高、便于聯網等優點。從國內外相關文獻來看，數控技術發展的一個重要方向是數控系統的開放化。一方面，以往的數控系統由于其封閉性無法將計算機技術發展的最新成果運用于數控系統中，嚴重地阻礙了數控技術的發展。另一方面，由于加工的多樣化、專業化，對加工“個性化”的要求越來越高。對于生產線控制的數控系統研究較少，大部分是對單機版開放式數控系統的研究。現有的開放式數控系統存在著以下幾個問題1)自由曲面應用越來越廣泛，設計水平進步很快，但加工技術相對滯后，算法方面更是滯后；2)加工工藝規劃方面的研究，幾乎為空白；3) G代碼格式不統一，不通用，導致每個機床成為“孤島”，難以協調，難以實現柔性化生產。通過對開放式數控系統、及其主要軟、硬件資源發展現狀的分析，當前所普遍使用的開放式數控系統不能滿足對加工工藝規劃、加工任務分配、不同品牌數控系統或數控機床調度等任務全過程管理的要求，因此，迫切需要構建一種面向多工序加工、多臺機床參與、生產線模式的開放式數控系統。
技術實現思路
為克服上述現有技術存在的不足，本專利技術提供了一種面向生產線的開放式數控系統，其能夠實現對多個數控機床組成的生產線進行自動化生產控制。本專利技術解決其技術問題所采取的技術方案是面向生產線的開放式數控系統，包括服務器、CAM (computer Aided Manufacturing,計算機輔助制造)系統、CAPP (computeraided process planning,計算機輔助工藝過程設計)系統和以太網，其特征是，還包括工控機和運動控制卡；所述服務器、CAM系統、CAPP系統和工控機分別接入以太網，所述運動控制卡設置在對應數控機床上并與工控機連接；所述服務器包括工藝知識數據庫和資源知識數據庫；所述開放式數控系統的軟件系統架構包括應用單元、業務邏輯單元和數據訪問單元三個層次，所述應用單元包括工藝規劃單元、任務分配單元、刀具路徑優化單元和G代碼轉換單元，用以分別完成生產過程中不同階段的設計和執行任務；所述業務邏輯單元包括面向生產的管理與監控系統，負責宏觀生產任務的協調和監控，并為各應用單元提供數據交換的統一界面；所述數據訪問單元包括基于Web的文檔協同管理平臺，用以保存生產過程中的項目文件、產品設計信息和各應用單元間的數據交換文件，同時提供文件的瀏覽、檢入、檢出、審核、發布、版本管理和權限管理。進一步地，面向生產線的開放式數控系統還包括交換機，所述交換機設置在工控機與以太網之間。優選地，所述工控機包括IPC控制器。優選地，所述工藝規單元包括刀具選擇、走刀方式、工序分配、加工工時和任務分配過程。本專利技術的有益效果是，本專利技術實現了多臺不同數控系統品牌的機床之間的信息交互和任務分配，實現了對加工工藝規劃、加工任務分配、各個工序加工路徑生成、不同品牌數控系統或數控機床參與加工的全過程管理。另外，本專利技術采用串口通訊技術與接收模塊進行數據傳輸，具有傳輸距離遠，可靠性高、拓展能力強、安裝方便、界面美觀的特點。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術所述面向生產線的開放式數控系統的軟件系統架構示意圖。具體實施例方式如圖1和圖2所示，本專利技術的一種面向生產線的開放式數控系統，它包括服務器、CAM系統、CAPP系統、以太網、工控機、運動控制卡和交換機。所述服務器、CAM系統、CAPP系統和交換機分別接入以太網，所述運動控制卡設置在對應數控機床上并與工控機連接；所述工控機與交換機連接。其中，所述服務器包括工藝知識數據庫和資源知識數據庫；所述開放式數控系統的軟件系統架構包括應用單元、業務邏輯單元和數據訪問單元三個層次，所述應用單元包括工藝規劃單元、任務分配單元、刀具路徑優化單元和G代碼轉換單元，用以分別完成生產過程中不同階段的設計和執行任務；所述業務邏輯單元包括面向生產的管理與監控系統，負責宏觀生產任務的協調和監控，并為各應用單元提供數據交換的統一界面；所述數據訪問單元包括基于Web的文檔協同管理平臺，用以保存生產過程中的項目文件、產品設計信息和各應用單元間的數據交換文件，同時提供文件的瀏覽、檢入、檢出、審核、發布、版本管理和權限管理。優選地，所述工控機采用IPC控制器。優選地，所述工藝規單元包括刀具選擇、走刀方式、工序分配、加工工時和任務分配過程。本專利技術以固高GT-400-SG運動控制卡構筑了一個上下位機形式的開放式數控平臺，其對基于運動控制卡的開放式數控系統具有一定的通用性，系統采用功能強大的運動控制卡完成插補計算、位置控制、速度控制等實時任務，以PC機實現友好的人機界面、靈活的系統配置、增強的外部軟件接口，采用基于COM的模塊式軟件結構，本專利技術所述的開放式數控系統具有較強的控制性能，實現了軟硬件的開放性和模塊的二進制復用，構建了面向生產線的開放式數控系統，通過加工工序規劃、機床自動選取、G代碼轉換、工藝知識庫、資源知識庫等技術的研究與功能開發，實現了自由曲面加工過程中的不同機床、不同數控系統的協調統一，達到了柔性化組織生產的目的；提出了基于等殘留高度的螺旋型刀具軌跡計算法，通過曲面信息自動提取、曲面擬合、曲線擬合等技術的研究，完成了刀具路徑自動生成模塊的開發。本專利技術所述的工藝規劃包括刀具選擇、走刀方式、工序分配、加工工時、任務分配等，其將好的、成熟的工件加工工藝吸收，建立了基于自由曲面加工，優化加工工藝，提高加工質量的工藝模型知識庫，并可以隨時根據經驗進行修改、完善。本專利技術采用特征建模技術，建立了描述機床設備的資源知識數據庫，將車間里具體設備進行抽象和統一的描述，能夠對整個生產資源加工能力進行評價首先讀取零件和工藝基本信息，并根據設備資源信息和篩選規則進行零件外形尺寸、零件精度、零件特征及工藝詳情的判斷，其次通過判斷，將通過必須規則篩選的設備放入設備的備選集，再次經過初步篩選后，根據其參數對應關系建立加工能力模糊評價矩陣，并根據一定規則將矩陣正則化，以達到量綱的統一，最后進行多級模本文檔來自技高網...

【技術保護點】
面向生產線的開放式數控系統，包括服務器、CAM系統、CAPP系統和以太網，其特征是，還包括工控機和運動控制卡；所述服務器、CAM系統、CAPP系統和工控機分別接入以太網，所述運動控制卡設置在對應數控機床上并與工控機連接；所述服務器包括工藝知識數據庫和資源知識數據庫；所述開放式數控系統的軟件系統架構包括應用單元、業務邏輯單元和數據訪問單元三個層次，所述應用單元包括工藝規劃單元、任務分配單元、刀具路徑優化單元和G代碼轉換單元，用以分別完成生產過程中不同階段的設計和執行任務；所述業務邏輯單元包括面向生產的管理與監控系統，負責宏觀生產任務的協調和監控，并為各應用單元提供數據交換的統一界面；所述數據訪問單元包括基于Web的文檔協同管理平臺，用以保存生產過程中的項目文件、產品設計信息和各應用單元間的數據交換文件，同時提供文件的瀏覽、檢入、檢出、審核、發布、版本管理和權限管理。

【技術特征摘要】
1.面向生產線的開放式數控系統，包括服務器、CAM系統、CAPP系統和以太網，其特征是， 還包括工控機和運動控制卡； 所述服務器、CAM系統、CAPP系統和工控機分別接入以太網，所述運動控制卡設置在對應數控機床上并與工控機連接；所述服務器包括工藝知識數據庫和資源知識數據庫； 所述開放式數控系統的軟件系統架構包括應用單元、業務邏輯單元和數據訪問單元三個層次，所述應用單元包括工藝規劃單元、任務分配單元、刀具路徑優化單元和G代碼轉換單元，用以分別完成生產過程中不同階段的設計和執行任務；所述業務邏輯單元包括面向生產的管理與監控系統，負責宏觀生產任務的協調和監...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹樹坤，
申請(專利權)人：濟南大學，
類型：發明
國別省市：