【正文】 其基本思想是：用折線來(lái)逼近曲線（包括直線）。 一 、 概述 第四節(jié) CNC裝置的插補(bǔ)原理 * 129 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 插補(bǔ)精度指標(biāo) ? 插補(bǔ)精度：插補(bǔ)輪廓與給定輪廓的符合程度，它可用插補(bǔ)誤差來(lái)評(píng)價(jià)。 五 . 華中 I型數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)介紹 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 125 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 3. NCBIOS提供給上層軟件的接口 ? NC功能調(diào)用接口 ? 插補(bǔ)器接口：供插補(bǔ)預(yù)處理 （ 譯碼 、 刀補(bǔ) 、 速度預(yù)處理 ）的數(shù)據(jù)給底層軟件； ? 故障信息交換接口； ? 設(shè)備調(diào)用接口 。 五 . 華中 I型數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)介紹 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 121 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 功能： 滿足不同的控制對(duì)象 （ 加工中心 、 銑床 、 車床 、 磨床等 ） 不同硬件配置對(duì)不同驅(qū)動(dòng)程序的要求 。 ? NCBASE ： RTM和 NCBIOS的統(tǒng)稱。 ? 將通用 PC機(jī)操作系統(tǒng) （ DOS、 WINDOWS） 擴(kuò)充擴(kuò)展成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ， 然后在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā) CNC系統(tǒng)軟件 。 在本模式中，設(shè)計(jì)者只須考慮模塊自身功能的實(shí)現(xiàn)，然后按規(guī)則掛到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，而模塊間的調(diào)用關(guān)系、信息交換方式等功能都由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 實(shí)時(shí)性好 。 ? 實(shí)時(shí)性差 。 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 99 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 四 . CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)模式 結(jié)構(gòu)模式 ：指系統(tǒng)軟件的組織管理方式 ， 即系統(tǒng)任務(wù)的劃分方式 、 任務(wù)調(diào)度機(jī)制 、 任務(wù)間的信息交換機(jī)制以及系統(tǒng)集成方法等 。 在任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中 ， 除系統(tǒng)故障外 ， 不允許被其它任何任務(wù)中斷 。 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 90 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 流水處理技術(shù)示意圖 時(shí)間 t+△ t t 空間 1 1 1 3 3 3 2 2 2 輸出 輸出 輸出 CPU1 CPU2 CPU3 并行處理 1 2 3 1 2 3 2t t 空間 時(shí)間 順序處理 輸出 輸出 CPU1 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 91 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 并發(fā)處理和流水處理的特征 ? 在任何時(shí)刻 （ 流水處理除開(kāi)始和結(jié)束外 ） 均有兩個(gè)或兩個(gè)以上的任務(wù)在并發(fā)執(zhí)行 。 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 84 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 資源分時(shí)共享 （ 對(duì)單一資源的系統(tǒng) ） ? 在 單 CPU結(jié)構(gòu) 的 CNC系統(tǒng)中，可采用“資源分時(shí)共享”并行處理技術(shù)。 CNC裝置的系統(tǒng)軟件則可看成是一個(gè)專用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 。 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 76 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 速度處理程序主要完成以下幾步計(jì)算： ? 計(jì)算本段總位移量： 直線 ：合成位移量 L； 園弧 ：總角位移量 α 。 char D； //存放刀具補(bǔ)償?shù)牡毒甙霃街?。 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 * 68 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 加工程序 譯 碼 譯碼緩沖區(qū) 刀補(bǔ)處理 刀補(bǔ)緩沖區(qū) 速度預(yù)處理 插補(bǔ)緩沖區(qū) 插補(bǔ)處理 運(yùn)行緩沖區(qū) 伺服驅(qū)動(dòng) 位控處理 位置反饋 PLC控制 CNC裝置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程示意圖 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 * 69 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒈ 譯碼 (解釋 ) 將用文本格式 （ 通常用 ASCII碼 ） 表達(dá)的零件加工程序 ， 以程序段為單位轉(zhuǎn)換成后續(xù)程序 （ 本例是指刀補(bǔ)處理程序 ） 所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （ 格式 ） 。 四 . 多主結(jié)構(gòu)的 CNC系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) * 63 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)軟件是一個(gè)典型而又復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng) 。 它適合多坐標(biāo) (25)數(shù)控鏜銑床和加工中心 ， 在增加相應(yīng)的軟件模塊后 ， 也可適應(yīng)于其它類型的數(shù)控機(jī)床 (數(shù)控磨床 、 車床 、 齒輪加工機(jī)床等 )以及特種加工機(jī)床 （ 激光加工機(jī) 、 線切割機(jī)等 ） 。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要包括以下幾個(gè)方面： ? 電平轉(zhuǎn)換； ? A/D、 D/A轉(zhuǎn)換； ? 數(shù)字量與脈沖量相互轉(zhuǎn)換； ? 功率匹配； ? 阻斷外部的干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，在電氣上將 CNC裝置與外部信號(hào)進(jìn)行隔離，以提高 CNC裝置運(yùn)行的可靠性。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 43 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 在 CNC裝置中，常采用電子存儲(chǔ)器件作為外存儲(chǔ)器，主要是考慮到 CNC裝置的工作環(huán)境有可能受到電磁干擾，磁性器件的可靠性低，而電子存儲(chǔ)器件的抗電磁干擾能力相對(duì)來(lái)講要強(qiáng)一些。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 41 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所用存儲(chǔ)器件有三類： ? 磁存儲(chǔ)器件，如：軟 /硬磁盤(pán)（讀 /寫(xiě)）。它不僅隨時(shí)可以在市場(chǎng)上買到，而且它還有非常豐富的支持軟件，因此無(wú)需用戶自己開(kāi)發(fā) 。 ? 功能結(jié)構(gòu)： ? CPU及其外圍芯片； ? 內(nèi)存單元 、 cache及其外圍芯片； ? 通訊接口 (串口 ， 并口 ， 鍵盤(pán)接口 )。模塊之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，通過(guò)仲裁器來(lái)解決總線爭(zhēng)用問(wèn)題，通過(guò)共公存儲(chǔ)器進(jìn)行交換信息。 三. CNC裝置的功能 * 24 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒐ 人機(jī)對(duì)話功能 在 CNC裝置中這類功能有： ? 菜單結(jié)構(gòu)操作界面； ? 零件加工程序的編輯環(huán)境； ? 系統(tǒng)和機(jī)床參數(shù) 、 狀態(tài) 、 故障信息的顯示 、查詢或修改畫(huà)面等 。 ? C軸控制 —— 主軸周向任意位置控制的功能。 —— 固定循環(huán)功能 是數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)典型加工 循環(huán) （ 如：鉆孔 、 攻絲 、 鏜孔 、 深孔鉆 削和切螺紋等 ） 的功能 三. CNC裝置的功能 第一節(jié) 概 述 * 18 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒋ 進(jìn)給功能 —— 進(jìn)給速度的控制功能 。 二 . CNC裝置的優(yōu)點(diǎn) 第一節(jié) 概 述 * 14 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) CNC裝置的功能是指滿足用戶操作和機(jī)床控制要求的方法和手段 。 二 . CNC裝置的優(yōu)點(diǎn) 第一節(jié) 概 述 * 10 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 2. 數(shù)控功能豐富 ? 插補(bǔ)功能： 二次曲線 、 樣條 、 空間曲面插補(bǔ) ? 補(bǔ)償功能： 運(yùn)動(dòng)精度補(bǔ)償 、 隨機(jī)誤差補(bǔ)償 、 非線性誤差補(bǔ)償?shù)? ? 人機(jī)對(duì)話功能： 加工的動(dòng) 、 靜態(tài)跟蹤顯示 ， 高級(jí)人機(jī)對(duì)話窗口 ? 編程功能： G代碼 、 籃圖編程 、 部分自動(dòng)編程功能 。 計(jì) 算 機(jī) 基 本 系 統(tǒng) 設(shè)備層設(shè)備支持層接 口人機(jī)控制運(yùn)動(dòng)控制P M C其他 I/O其他設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示設(shè)備輸入/出 設(shè)備機(jī) 床機(jī)器人測(cè)量機(jī) ...圖 31 CNC系統(tǒng)硬件的層次結(jié)構(gòu) 一 . CNC裝置的組成 第一節(jié) 概 述 * 4 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒉ CNC系統(tǒng)軟件的功能結(jié)構(gòu) 從本質(zhì)特征來(lái)看 ， CNC系統(tǒng)軟件是具有實(shí)時(shí)性和多任務(wù)性的專用操作系統(tǒng) ， 從功能特征來(lái)看 ， 該操作系統(tǒng)由 CNC管理軟件和 CNC控制軟件兩部分組成 。 第一節(jié) 概 述 * 2 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 從自動(dòng)控制的角度來(lái)看 ， CNC系統(tǒng)是一種位置 （ 軌跡 ） 控制系統(tǒng) ， 其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件 (各運(yùn)動(dòng)軸 )的位移量為控制對(duì)象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng) ，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 。 一 . CNC裝置的組成 第一節(jié) 概 述 * 7 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 圖 33 CNC系統(tǒng)平臺(tái) 硬件 操作系統(tǒng) 管理軟件 應(yīng)用軟件 控制軟件 數(shù)控加工程序 接 口 被控設(shè)備 機(jī) 床 機(jī)器人 測(cè)量機(jī) ...... 一 . CNC裝置的組成 第一節(jié) 概 述 * 8 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 該平臺(tái)有以下兩方面的含義： ? 提供 CNC系統(tǒng)基本配置的必備功能； ? 在平臺(tái)上可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。 ? 編程方便： 具有多種編程的功能 、 程序自動(dòng)校驗(yàn)和模擬仿真功能 。 ? 聯(lián)動(dòng)控制軸數(shù)越多 ， CNC系統(tǒng)就越復(fù)雜 ， 編 ? 程也越困難 。 ? 主軸轉(zhuǎn)速 —— 主軸轉(zhuǎn)速的控制功能 ， 單位為r/min。 三. CNC裝置的功能 * 23 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒏ 補(bǔ)償功能 ? 刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償功能： 實(shí)現(xiàn)按零件輪廓編制的程序控制刀具中心軌跡的功能 。 ? 主從結(jié)構(gòu) ， 系統(tǒng)中只有一個(gè) CPU(稱為主 CPU)對(duì)系統(tǒng)的資源有控制和使用權(quán)其它帶 CPU的功能部件 ， 只能接受主 CPU的控制命令或數(shù)據(jù) ， 或向主 CPU發(fā)出請(qǐng)求信息以獲得所需的數(shù)據(jù) 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 31 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 實(shí)現(xiàn) CNC系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的條件是總線 (BUS)標(biāo)準(zhǔn)化 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 36 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒉ 顯示模塊 (顯示卡 ) ? 顯示卡的主要作用 ：接收來(lái)自 CPU的控制命令和顯示用的數(shù)據(jù) ， 經(jīng)與 CRT的掃描信號(hào)調(diào)制后 ， 產(chǎn)生 CRT顯示器所需要的視頻信號(hào) ， 在 CRT上產(chǎn)生所需要的畫(huà)面 。 因此 ， CNC裝置中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的合理選用是至關(guān)重要的 。若按其讀寫(xiě)性能來(lái)看，它又可分為三類 ? 只讀存儲(chǔ)元件（ ROM、 PROM、 EPROM） ? 易失性隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)元件（ RAM）。 ? CNC裝置與被控設(shè)備交換的信息有三類： 開(kāi)關(guān)信號(hào) 、 模擬信號(hào) 、 脈沖信號(hào) 。 二 .單機(jī)或主從結(jié)構(gòu)模塊的功能介紹 * 51 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒎ 功能接口模塊 ? 實(shí)現(xiàn)用戶特定功能要求的接口板 ， ? 實(shí)例： ? 仿形控制器接口； ? 激光加工焦點(diǎn)自動(dòng)跟蹤器接口； ? 刀具監(jiān)控系統(tǒng)中的信號(hào)采集器接口板 。 四 . 多主結(jié)構(gòu)的 CNC系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) * 60 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ? 共享總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 系統(tǒng)組配靈活 、 成本相對(duì)較低 、 可靠性高 ? 共享總線結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) ? 總線是系統(tǒng)的 “ 瓶頸 ” ， 一旦系統(tǒng)總線出現(xiàn)故障 ， 將使整個(gè)系統(tǒng)受到影響； ? 由于使用總線要經(jīng)仲裁 ， 使信息傳輸率降低 。 ? 軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度相對(duì)較慢。 char G0； //以標(biāo)志形式存放 G指令 。 ? 根據(jù) R和 G41/42， 計(jì)算本段刀具中心軌跡的終點(diǎn) （ P’ e/P〃 e）坐標(biāo)值 。 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 78 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ⒌ 位置控制處理 f（） + + + + + 插補(bǔ)輸出 △ X1△ Y1 指令位置 X1新 Y1新 跟隨誤差 △ X3△ Y3 實(shí)際位置 X2新 Y2新 反饋位置增量 △ X △ Y2 X1舊 Y1舊 X2舊 Y2舊 速度指令 VX、 VY 位置控制轉(zhuǎn)換流程 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 79 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 位置控制完成以下幾步計(jì)算： ? 計(jì)算新的位置指令坐標(biāo)值： X1新 = X1舊 +△ X1； Y1新 = Y1舊 +△ Y1； ? 計(jì)算新的位置實(shí)際坐標(biāo)值： X2新 = X2舊 +△ X2； Y2新 = Y2舊 +△ Y2 ? 計(jì)算跟隨誤差 (指令位置值 — 實(shí)際位置值 )： △ X3= X1新 X2新 ； △ Y3= Y1新 Y2新 ； ? 計(jì)算速度指令值： VX=f（ △ X3） ； VY=f（ △ Y3） 二、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) * 80 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) f( )是位置環(huán)的調(diào)節(jié)控制算法 ， 具體的算法視具體系統(tǒng)而定 。 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點(diǎn) 第三節(jié)