基于可拓理论的数控代码转换关键技术的研究和实现

来源 :同济大学机械工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongguorenaaa
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区域性网络化制造要求能够实现不同制造系统之间的数控代码资源能够共享,以化解机床无法满足任务调度时所产生的制造冲突。目前普遍使用的基于ISO6983标准的数控代码是面向机床部件的运动和开关动作的,已有的由数控代码反求三维模型重新生成新的数控程序、通用数控代码编译器的研究和基于STEP-NC标准的数控程序解释器的研究都不能使已有的基于ISO6983标准的数控代码满足资源共享的要求。 基于可拓理论的基元理论及其发散性原理,建立表达数控代码中所包含信息和数据的信息模型。根据数控代码转换的要求,分析了机床基本性质的共有特征及其取值,其共有特征有系统厂商名、机床的系统系列名、可适用的加工方法、机床坐标系、轴和轴联动情况、加工精度等,定义了其信息模型--机床基本性质复合元Rmachine Property;分析了数控代码功能的最主要的几个共有特征,重点讨论了刀具轨迹类型、刀具轨迹组合,定义了其信息模型--代码功能复合元Rfunction;分析了数控代码程序格式几个共有特征:程序结构中的位置、程序段中的位置、取值格式、组合格式,对后两者进行重点讨论,并对其信息模型--代码程序格式复合元Rcode_Format进行了定义,结合实例讨论了程序格式复合元和代码功能复合元之间的联系;根据刀具轨迹的特点,定义了两种类型刀具轨迹的信息模型:单元刀具轨迹物元Rtool_Path、可组合刀具轨迹复合元Vcombined_Path。 研究了数控代码全特征集、全量值集、全功能集的创建方法,并且这种方法是动态的,从而使不同系统的数控代码的特征、量值、功能都成为这些全特征集、全量值集、全功能集的子集;在全功能集的基础上,研究了数控代码转换中的两大核问题:特征量值的转换问题和功能的分解组合问题,解决了以上两个问题,也就解决了数控代码转换的关键问题;在全功能集的基础上,研究机床基本性质复合元、基于全功能集的代码功能复合元向STEP标准中性文件映射的过程,从而将不同系统的数控代码包含的信息和数据保存为独立的第三方文件的格式,为向目标系统代码的转换奠定了基础。 创建关联函数来比较、判断不同系统在信息模型的特征量值上的不同点和相同点,以解决不同系统信息特征量值的差异性:根据机床基本性质的中的轴数和联轴情况的取值,通过转换成运动转换矩阵T、T的方式,比较源系统和目标系统的运动转换矩阵元素的商C,设置判断关联函数Kc(x)来判断两系统的代码是否能够转换,并且根据联轴数,通过最优选择函数wp的方式来判定最佳转换的机床类型;根据机床基本性质中加工方式和坐标系特征的取值,通过比较它们在特征量值上的异同性,分别设置关联函数K(x)、ki(x)来判断源系统和目标系统的代码是否可以相互转换;根据代码功能复合元各特征的取值,计算源系统和目标系统功能之间的相似度Q(A,B),通过一个最优选择函数Qi(A,B)来决定目标系统中的哪个功能或格式最为匹配源系统的功能,通过设置差异性关联函数kij(x),来判断源系统代码功能的哪个特征、哪个量值需要调用核问题解来解决它们之间的差异性,最后,提出了数控代码转换的总体步骤。从而首次提出并实现了数控代码转换以满足网络化制造环境下代码资源共享的方法。 设计了基于可拓理论的数控代码转换系统原型的总体结构。它由五个模块组成,每个模块用来实现数控代码转换过程中所需要的不同功能:系统信息定制模块、核问题求解模块、源系统代码输入模块、中间文件生成模块、目标系统代码生成模块;设计了系统信息定制模块、核问题求解模块、源系统代码输入模块等三个功能模块的人机交互界面,并在各个界面上不同按钮的消息响应函数中实现机床状态设置、代码功能设置、程序格式设置、核问题求解和向各自的数据库中保存相关的数据等功能。另外,设计和实现了中间文件生成模块、目标系统代码生成模块中的预处理、语法语义分析、代码转换等功能,并设计了相关的界面;基于系统原型,根据代码转换的要求,给出了FANUC向GSK(广数)车削系统转换、FANUC向SIEMENS铣削系统数控代码转换的实例,并分析了数控代码转换过程中几个问题和解决办法。
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