【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机电一体化的数控
，具体地讲是在一种基于双核构架协同工作的高速数控系统。
技术介绍
装备制造业承担着为国民经济各行业提供装备的重任，任何国家，为了自身的发展和安全，都将发展装备制造业作为国家战略。以数控机床和数控装备为代表的“工作母机”，是装备制造业中先进机械制造装备的典型代表，是实现制造技术和装备现代化的基石，也是保证高技术产业发展和国防现代化的重大装备。自动加工的运动控制系统是整个数控系统中的关键部分，直接决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本。传统的数控系统的自动加工的运动控制系统基于工业PC机，只是简单地将CAD软件生成的NC代码通过解释器，生成无数构成加工轨迹的小路径直线段，然后忠实地按照每条小路径的信息进行加工。其缺点主要有以下几个方面第一，由于没有考虑前后小路径的空间几何信息和电机的运行能力，因此机床在整个运行过程中，会有频繁地加减速，不仅加工效率低，而且会严重影响加工固件的表面质量。第二，解释NC代码的工作量较大，需要占用CPU大量的运算时间，因此在线解释NC 代码，会影响CPU对其他模块的处理时间，导致机床不能高速运行。第三，不论单CPU的速度有多快，其处理能力有限。由于整个数控系统不仅需要快速实时地控制机床运行，也需要管理一些慢速设备，因此很容易造成CPU竞争等问题，导致系统不稳定。第四，使用PC机作为控制器，价格成本较高，并不适合普及使用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有的数控系统自动加工的控制原理和控制结构的不足，提取了一种成本更低、性能更高、基于双核构架的高速数控系统。...
【技术保护点】
１．一种基于双核控制构架协同工作的数控系统，其特征在于，该系统包括：第一逻辑单元、第二逻辑单元和与门，第一逻辑单元与第二逻辑单元通过地址总线和数据总线连接，在第一逻辑单元的一输出端和第二逻辑单元的一输出端之间连接有与门；所述与门的输入信号为第一逻辑单元的控制信号和第二逻辑单元的第一反馈信号，与门的输出为同步控制信号；在机械加工开始时，第一逻辑单元首先将控制信号置为高电平，然后读入加工代码进行代码解释，利用节点管理所创建的向前看队列读取代码解释后的数据，再经过速度优化，速度实时控制与速度插补后输出一个插补周期内每个电机轴的运动数据，包括运动速度，运动距离和运动方向；第二逻辑单元在需要一个周期内每个电机轴的运动数据的时候，输出第一反馈信号；该第一反馈信号和第一逻辑单元的控制信号经与门并输出同步控制信号；第一逻辑单元在接收到同步控制信号后，将一个周期内每个电机轴的运动数据通过数据总线和地址总线传给第二逻辑单元，第二逻辑单元在接收一个周期内每个电机轴的运动数据后，经运算输出控制电机的脉冲信号。
【技术特征摘要】
1.一种基于双核控制构架协同工作的数控系统，其特征在于，该系统包括第一逻辑单元、第二逻辑单元和与门，第一逻辑单元与第二逻辑单元通过地址总线和数据总线连接， 在第一逻辑单元的一输出端和第二逻辑单元的一输出端之间连接有与门；所述与门的输入信号为第一逻辑单元的控制信号和第二逻辑单元的第一反馈信号，与门的输出为同步控制信号；在机械加工开始时，第一逻辑单元首先将控制信号置为高电平，然后读入加工代码进行代码解释，利用节点管理所创建的向前看队列读取代码解释后的数据，再经过速度优化， 速度实时控制与速度插补后输出一个插补周期内每个电机轴的运动数据，包括运动速度， 运动距离和运动方向；第二逻辑单元在需要一个周期内每个电机轴的运动数据的时候，输出第一反馈信号；该第一反馈信号和第一逻辑单元的控制信号经与门并输出同步控制信号；第一逻辑单元在接收到同步控制信号后，将一个周期内每个电机轴的运动数据通过数据总线和地址总线传给第二逻辑单元，第二逻辑单元在接收一个周期内每个电机轴的运动数据后，经运算输出控制电机的脉冲信号。2.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述第一逻辑单元包括代码解释模块、节点管理模块、速度优化模块、速度实时控制模块和速度插补模块，为了数控系统控制的实时性，将代码解释模块放在离线时运行，将节点管理模块、速度优化模块、速度实时控制模块和速度插补模块放在在线控制时运行，其中所述代码解释模块读取加工代码，检测加工代码错误和翻译转变加工代码格式；该检测加工代码错误包括语法错误和加工安全指标错误，所述翻译转变加工代码格式包括命令代码解释和空间机床运行路径的代码解释；所述命令代码解释是将由字母和数字组合的命令转变为由数字表示的命令；所述空间机床运行路径的代码解释是在保证机械加工精度的情况下，利用曲线拟合技术，将各种复杂曲线拆分成能进行机械加工的线段，计算出线段端点的空间坐标，最后，将数字表示的命令和线段端点的空间坐标按照顺序以二进制的数据格式存入代码解释模块的数据缓存区；所述节点管理模块与代码解释模块连接，节点管理模块建立一个用来预测的向前看队列，向前看队列由多个节点组成，节点管理模块预先从代码解释模块的数据缓存区读出数字表示的命令和线段端点的空间坐标，将数字表示的命令和线段端点的空间坐标存入到向前看队列的首节点至尾节点中，其中，节点中所记录的线段端点的空间坐标，又称为节点空间坐标；所述速度优化模块与节点管理模块连接，速度优化模块读取节点管理模块的向前看队列中每个节点，提取节点空间坐标并建立多维空间向量，利用机械加工中前后相邻两个线段的空间夹角关系和电机的运行能力，计算出前后两条线段间连接点的速度，并将前后两条线段间连接点的速度存入到向前看队列的节点，因此，节点中所记录的连接点的速度又称为节点速度，所述前后两条线段间连接点为前条线段的后端点与后条线段的前端点相连的点；所述速度实时控制模块与节点管理模块连接，速度实时控制模块读取节点管理模块的向前看队列的每个节点，提取向前看队列的每个节点的数字表示的命令、节点空间坐标以及节点速度，利用机械加工相邻节点中后一节点的节点速度修正前一节点的节点速度；所述速度插补模块与节点管理模块连接，速度插补模块读取节点管理模块的向前看队列的首节点，提取向前看队列的首节点的节点速度和节点空间坐标，并由首节点的节点空间坐标计算出每个电机轴的运动分量，再结合首节点的节点速度，计算出每个电机轴在一个插补周期内的运动距离和运动速度。3.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述第二逻辑单元包括协调同步工作模块和输出控制模块，其中所述协调同步工作模块与第一逻辑单元和输出控制模块连接，接收由第一逻辑单元输出的每个电机轴运动数据、控制信号和输出控制模块输出的第二反馈信号；第一逻辑单元通过控制信号启动协调同步工作模块，协调同步工作模块建立与第一逻辑单元的发送数据缓存区结构相同的接收数据缓存区，在数据缓存区数据不满的情况，协调同步工作模块输出第一反馈信号给与门，与门将第一反馈信号和控制信号结合输出同步控制信号，第一逻辑单元在接收到同步控制信号后将每个电机轴运动数据发送给协调同步工作模块，协调同步工作模块在接收到输出控制模块输出的第二反馈信号的时候，将每个电机轴运动数据发送给输出控制模块；所述输出控制模块与协调同步工作模块连接，输出控制模块接收每个电机轴运动数据，输出控制模块利用基于主时钟频率的数字积分DDA直线插补方法生成并输出固定占空比的脉冲信号和方向信号，利用脉冲信号控制变频器驱动电机旋转，实现电机在转向时脉冲信号与方向信号的协调工作，以及再根据每个电机轴的运动参数完成了数字积分DDA直线插补之后，输出第二反馈信号。4.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于所述第一逻辑单元为主核采用数字处理器，第二逻辑单元为从核采用复杂系统可编程控制器，或者第一逻辑单元和第二逻辑单元采用数字处理器。5.根据权利要求4所述的数控系统，其特征在于所述数字处理器和复杂系统可编程控制器双核之间的数据传输方式为数字处理器传给复杂系统可编程控制器的单向传输。6.按照权利要求1所述的数控系统，其特征在于所述第一逻辑单元与第二逻辑单元都维护着自己的一个数据缓存区，即第一逻辑单元上为发送缓冲区，第二逻辑单元上为接收缓冲区，使得加工能更加安全。7.一种利用权利要求1所述基于双核控制构架协同工作的数控系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括步骤如下步骤Sl 运动控制开始；步骤S2 第一逻辑单元读取加工代码，第一逻辑单元对加工代码进行代码解释；步骤S3:第一逻辑单元根据代码解释的返回的信息，判断加工代码是否错误，如果错误，则执行S4,如果正确，则执行步骤S5 ；步骤S4 第一逻辑单元退出机械加工程序，显示加工代码的错误原因；步骤S5 第一逻辑单元将控制信号置为高电平，装载第二逻辑单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：王云宽，黄为，郑军，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。