【文章內容簡介】 ，顯示數控代碼檢驗中的出錯提示和其他交互信息。圖23系統界面 在完成上述界面過程中，采用了VC++開發(fā)中的單文檔多視圖方式，對默認視圖進行了多次切割。具體做法是：在框架窗口中聲明CSplitterWnd類對象，然后在框架窗口類的OnCreateClient()函數實現中進行創(chuàng)建[10]。為在程序中加強對切割欄移動和鎖定的控制，設計了CLockSplitter類，它派生自CSplitterWnd，并且在類中添加可移欄及鎖欄功能。 系統開發(fā)平臺 Win32多線程技術 Windows2000/XP操作系統是一個多任務操作系統，其多任務實現機制有兩種：多進程和多線程。 其中的每一個應用程序都是一個進程，進程可以創(chuàng)建多個并發(fā)的線程，同時進程也以主線程的形式被系統調度。所謂的線程是系統調度的一個基本單位，在程序中線程是以函數的形式出現的，它的代碼是進程代碼的一部分，并與進程及其派生的其它線程共享進程的全局變量和文件打開表等公用信息。 MFC(Microsoft Foundation Class)將線程分為兩類：用戶界面線程和工作者線程。前者包含一個消息泵，并關聯一個主窗口，消息泵為其主窗口分發(fā)消息，進行消息驅動，從而主窗口可以響應用戶的交互操作及其它系統事件；工作者線程則沒有消息循環(huán)，也不能關聯窗口。其實，應用程序的主執(zhí)行線程CWinAPP對象就是一個用戶界面線程，當應用程序啟動時自動創(chuàng)建和啟動，同樣它的終止也意味著該程序的結束，進程終止。工作者線程用來執(zhí)行程序的后臺處理任務，比如計算、調度、對串口的讀寫操作等，它和用戶界面線程的區(qū)別是它不用從CwinThread類派生來創(chuàng)建，對它來說最重要的是如何實現工作線程任務的運行控制函數。 多線程程序的每一個線程間的操作是并行的，各個線程可以訪問進程中的公共變量，所以使用多線程的過程中需要注意的問題是如何防止兩個或兩個以上的線程同時訪問同一個數據，以免破壞數據的完整性。保證各個線程可以在一起適當的協調工作稱為線程之間的同步。 Windows系統提供的主要同步機制有[11]： (1) Critical Section(臨界區(qū))。臨界區(qū)是保證在某一個時間只有一個線程可以訪問數據的方法。臨界區(qū)對應著一個CcriticalSection對象，當線程需要訪問保護數據時，調用臨界區(qū)對象的Lock()成員函數；當對保護數據的操作完成之后，調用臨界區(qū)對象的Unlock()成員函數釋放對臨界區(qū)對象的擁有權，以使另一個線程可以奪取臨界區(qū)對象并訪問受保護的數據。 (2) Semaphore(信號)。信號量可以同一時刻允許多個線程訪問同一個資源，創(chuàng)建一個信號量需要用Csemaphore類聲明一個對象，一旦創(chuàng)建了一個信號量對象，就可以用它來對資源的訪問進行控制。 (3) Event(事件)。利用事件對象的狀態(tài)，控制線程對共享資源的訪問。用ResetEvent函數設置事件對象狀態(tài)為不允許線程通過；用SetEvent函數設置事件對象狀態(tài)為可以允許線程通過 (4) Mutex(互斥量)?；コ馀c臨界區(qū)很相似，但是使用時相對復雜一些，它不僅可以在同一應用程序的線程間實現同步，還可以在不同的進程間實現同步，從而實現資源的安全共享。 通常情況下，一個次級線程要為主線程完成某種特定類型的任務，這就隱含著表示在主線程和次級線程之間需要建立一個通信的通道。實現線程間通訊有如下幾種方法[12]： (1) 使用全局變量。這是一種簡單的通訊方法，首先定義一些全局變量，通過其取值執(zhí)行各個線程間的協調。 (2) 使用自定義消息。當線程狀態(tài)改變，需要其他線程進行響應時，就調用PostMessage()函數發(fā)出一個消息，并由另外一個線程的消息響應函數進行響應。 (3) 使用事件對象。這是一種比較復雜的通訊方法，事件對象有兩種狀態(tài)：有信號狀態(tài)和無信號狀態(tài)，當事件對象的狀態(tài)改變時，其他線程將覺察這種變化，然后進行響應操作。 本系統的開發(fā)采用了多線程技術，除主線程外生成另外一個用戶界面線程，使其與仿真界面窗口關聯，完成仿真加工過程。為防止加工過程中主線程對已設定數據的改變，采用了臨界區(qū)來保證線程之間的同步，線程間的通訊采用了簡單的定義全局變量通訊措施。多線程技術的采用，不僅使仿真過程中可以進行編輯、通訊等其他操作，而且還將可以對仿真過程進行控制[13]。 VC++ Visual C++，目前已成為國內應用最廣泛的高級程序設計語言之一。 運用VC++： （1）一種是直接調用Windows提供的Win32 API函數開發(fā)Windows應用程序。 （2）另一種是使用VC++提供的MFC(Microsoft Foundation Class,微軟基本類)庫開發(fā)。 由于MFC對Win32 API編程方式有極好的封裝，再配合Visual C++提供的AppWizard、ClassWizard等工具可以大幅度加快開發(fā)進程。本系統的開發(fā)采用第二種方式。 OpenGL簡介 OpenGL是近幾年發(fā)展起來的一個性能卓越的三維圖形標準，它是在SGI等多家世界聞名的計算機公司的倡導下，以SGI的GL三維圖形庫為基礎制定的一個通用共享的開放式三維圖形標準。OpenGL是一個開放的三維圖形軟件包，它獨立于窗口系統和操作系統，以它為基礎開發(fā)的應用程序可以十分方便地在各種平臺間移植；OpenGL可以與Visual C++緊密接口，便于實現圖形算法，能保證算法的正確性和可靠性。 OpenGL具有七大功能[14]： （1）建模 OpenGL圖形庫除了提供基本的點、線、多邊形的繪制函數外，還提供了復雜的三維物體（球、錐、多面體、茶壺等）以及復雜曲線和曲面（例如Bezier、Nurbs等曲線或曲面）繪制函數。 （2）變換 OpenGL圖形庫的變換包括基本變換和投影變換?；咀儞Q有平移、旋轉、變比、鏡像四種變換，投影變換有平行投影（又稱正射投影）和透視投影兩種變換。其變換方法與機器人運動學中的坐標變換方法完全一致，有利于減少算法的運行時間，提高三維圖形的顯示速度。 （3）顏色模式設置 OpenGL顏色模式有兩種，即RGBA模式和顏色索引。 （4）光照和材質設置 OpenGL光有輻射光、環(huán)境光、漫反射光和鏡面光，材質是用光反射率來表示的。場景中物體最終反映到人眼的顏色是光的紅綠藍分量與材質紅綠藍分量的反射率相乘后形成的顏色。 （5）紋理映射 利用OpenGL紋理映射功能可以十分逼真地表達物體表面細節(jié)。 （6）位圖顯示和圖象增強 圖像功能除了基本的拷貝和像素讀寫外，還提供融合、反走樣和霧的特殊圖像效果處理。以上三條可使被仿真物更具真實感，增強圖形顯示的效果。 （7）雙緩存動畫 雙緩存即前臺緩存和后臺緩存，簡而言之，后臺緩存計算場景、生成畫面，前臺緩存顯示后臺緩存已畫好的畫面。此外，利用OpenGL還能實現深度暗示、運動模糊等特殊效果。 MFC模式下OpenGL編程關鍵技術 OpenGL的繪圖方式與Windows的一般繪圖方式是不同的，它用繪制描述表(RC)繪圖，而且要使用特殊的象素格式，因此運用VC++的MFC模式進行OpenGL編程需要通過特定的方式實現[15]： （1）設置窗口屬性和風格 在窗口PreCreateWindows()函數中添加： |=WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS。 OpenGL只對此種類型的窗口有效。 （2）設置象素格式 PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = { sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // pfd結構的大小 1, // 版本號 PFD_DRAW_TO_WINDOW | // 支持在窗口中繪圖 PFD_SUPPORT_OPENGL | // 支持 OpenGL PFD_DOUBLEBUFFER, // 雙緩存模式 PFD_TYPE_RGBA, // RGBA 顏色模式 24, // 24 位顏色深度 0, 0, 0, 0, 0, 0, // 忽略顏色位 0, // 沒有非透明度緩存 0, // 忽略移位位 0, // 無累加緩存 0, 0, 0, 0, // 忽略累加位 32, // 32 位深度緩存 0, // 無模板緩存 0, // 無輔助緩存 PFD_MAIN_PLANE, // 主層 0, // 保留 0, 0, 0 // 忽略層,可見性和損毀掩模 }。 int pixelformat。 pixelformat = ::ChoosePixelFormat(m_pDCGetSafeHdc(), amp。pfd)。//選擇像素格式 ::SetPixelFormat(m_pDCGetSafeHdc(), pixelformat, amp。pfd)。 //設置像素格式 （3）將獲得的設備描述表DC與OpenGL繪制描述表RC聯系起來 通過以下函數完成操作： wglCreateContent()； wglMakeCurrent()； （4）改造OnSize函數 當視圖尺寸變化時，應及時將新的客戶區(qū)尺寸通知OpenGL，才能正確在窗口客戶區(qū)顯示場景，通過glViewPort()完成這些工作。 （5）OpenGL進行圖形繪制 （6）退出時釋放RC和DC： 通過以下函數完成 wglMakeCurrent()。 ReleaseDC()。 另外，在進行軟件開發(fā)時還必須將OpenGL庫添加到工程中，并添加頭文件說明。 系統幫助的開發(fā) 常見的軟件幫助系統有兩種：WinHelp和HTML Help[16]。 在Windows98以前，Microsoft公司提供了創(chuàng)建幫助系統的工具Help Workshop，即Winhelp。 在Windows98以后，Windows應用程序的幫助系統已經從Winhelp轉向基于HTML網頁的HTML Help。同時Microsoft公司提供了創(chuàng)建HTML Help的軟件工具HTML Help Workshop。HTML Help基于HTML網頁技術，使用Microsoft Internet Explorer部件顯示幫助內容，支持HTML，ActiveX，Java程序和HTML格式圖像，功能非常強大。 本系統的幫助系統采用基于HTML網頁的HTML Help，其開發(fā)步驟如下： (1) 使用FrontPage工具制作主題網頁。 (2) 使用HTML Help Workshop創(chuàng)建工程文件。 (3) 創(chuàng)建目錄文件，可以為幫助系統創(chuàng)建目錄列表。 (4) 創(chuàng)建索引文件。 (5) 編譯幫助工程。 (6) 調用幫助文件： if(!HtmlHelp(GetSafeHwnd(), , HH_DISPLAY_TOC, NULL)) MessageBox(找不到幫助文件!)。 幫助系統的開發(fā)，為用戶熟悉和學習本系統的使用提供了方便。 本章小結 本章介紹系統的總體結構。首先分析和設計了系統的總體結構，并給出了利用面向對象編程方法進行開發(fā)的主要類結構，然后介紹系統的界面，最后對系統開發(fā)中用到的主要開發(fā)工具進行了介紹。第3章 數控代碼分析 對于虛擬數控加工系統來說，數控程序的編制關系到能否是得到正確的仿真結果。因此必須在仿真加工之前對數控程序進行分析，檢查出程序中的錯誤，并及時提示用戶進行修改，而后翻譯數控代碼，驅動仿真加工的實現。本章借鑒一般計算機語言編譯技術實現數控代碼翻譯器功能。 數控語言結構及其特點 數控機床每完成一個工件的加工，需要執(zhí)行一個完整的程序，每個程序由程序開始部分和許多程序段組成。程序段格式是程序段書寫的規(guī)則，分固定程序段格式和可變程序段格式，可變程序段格式又可分為使用地址符的可變程序段格式和使用分隔符的可變程序段格式。我國標準為JB383285，用可變程序段格式，零件程序段是由序號、若干字和結束符號組成，每個字又由字母和數字組成。 下面是一個程序段的例子： N3 G00 X10 Z10 M3 S650 ； 程序段結束符 輔助功能代碼坐標軸移動字 準備功能代碼 程序段序列號 一段數控程序要包括如下三部分[17]： （1）程序