基于Android平台的开放式数控系统及其中进行二次开发的方法技术方案

本发明专利技术属于机电一体化的数控技术领域，并公开了一种基于Android平台的开放式数控系统，其包括用于接收控制指令以完成数控加工过程的实时控制的伺服系统，该数控系统还包括采用Android平台实现的人机交互界面、用于执行数控系统的实时控制任务并与人Android平台进行数据交互的IPC单元以及总线式I/O单元和总线式伺服驱动单元。本发明专利技术还公开了一种在上述数控系统中根据具体实时任务进行二次开发的方法。本发明专利技术的数控系统解决了传统数控系统人机界面操作繁琐且欠缺灵活性等不足；Android平台支持实时多任务操作系统，软件开发和移植容易；同时本发明专利技术的二次开发方法也适合于不同的软件操作环境，具有很强的可移植性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机电一体化数控
，并涉及一种开放式数控系统。更具体地，本专利技术涉及。
技术介绍
现有技术中，数控系统已经成为机床装备的核心关键设备。经过多年发展，数控系统的体系结构基本分为两种类型传统的单板结构和现场总线结构。其中传统的单板结构系统功能固定，不具备开放性，无法满足用户日益增加的应用需求；而现场总线结构的数控系统虽然具有良好的开放性，可以方便的扩充或修改系统用户配置或功能，但其昂贵的售价不适用于量大面广的普及型应用用户需求。然而，不论是传统单板结构还是现场总结结构，现有数控系统的人机交互界面是固定的，且面向机床加工控制过程，灵活性差，不适宜 进行二次开发。随着制造业和自动化行业对控制个性化的需求日益强烈，现有的固定用户功能、界面模式以及昂贵的个性化定制费用已经无法满足用户多样化的需求。因此，克服传统数控系统人机界面的不足，满足用户个性化功能和界面的定制需求，实现快速的二次界面开发，缩短开发周期显得尤为迫切与重要。此外，现有的数控系统所采用的操作系统平台基本局限在D0S、Windows、工业Linux以及片级专用系统,对于核心控制功能的实现具有可靠性好、实时性好的优点，然而，对于个性化用户功能与界面的开发则效率低下，且可利用的资源比较缺乏。因此，现有的数控系统在系统结构和平台构建上无法满足用户日益增长的个性化控制需求，需要对其进行完善与改进，以保证在满足用户需求的同时提高开发效率，丰富界面开发资源。Android平台是Google (谷歌)公司开发的基于Linux平台的开源移动终端操作系统，希望借助建立标准化、开放式的移动终端软件平台，在移动产业内形成一个开放式的生态系统。目前，Android平台已成为移动终端设备开发的首选平台，在通信领域有着广泛成熟的应用。然而，在数控领域尚不存在基于Android平台的数控系统开发与应用，Android平台丰富的资源、免费的使用和开放架构还未吸收到数控系统的开发中。综上可知，由于目前数控系统的架构和采用的平台对用户快速个性化功能和界面的开发具有很大的局限性，为了解决此二次开发问题，有必要对现有的数控系统进行创新的改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，针对现有技术中的数控系统在进行用户个性化功能和界面开发时的局限性和长开发周期的问题，提供一种具有良好开放性、结构配置灵活、成本易于控制且可适用于不同类型用户的配套需求的基于Android平台的开放式数控系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方法得以实现提供一种基于Android平台的开放式数控系统，包括用于接收控制指令完成数控加工过程的实时控制的伺服系统，其中，所述数控系统还包括采用所述Android平台实现的人机交互界面，用于接收对所述数控系统的数据配置以及向用户显示实时控制的结果；IPC单元，用于执行所述数控系统的实时控制任务并通过与所述Android平台进行数据交互；总线式I/O单元和总线式伺服驱动单元，用于将所述IPC单元发出的所述控制指令转发给所述伺服系统以控制所述数控加工过程、以及用于将所述伺服系统的实时控制的结果反馈给所述IPC单元。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述数控系统还包括用于提供实时开发环境的实时多任务调度模块和实时多任务接口 ；所述IPC单元通过所述实时多任务调度模块调度实时任务。 在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述实时多任务接口还用于调用访问所述数控系统的内核层所需要的外部接口函数以及用于实现在所述数控系统的应用层进行的实时开发。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述Android平台包括Linux交叉编译环境搭建模块，用于搭建Linux交叉编译环境并生成适用于所述Android平台下的操作系统的.so库文件；Android开发环境搭建模块，用于搭建适用于所述Android平台下的操作系统的开发环境；以及程序编译模块，用于生成应用层人机交互界面程序、生成基于所述Android平台下的操作系统的Launcher代码以及生成APK安装文件。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述Linux交叉编译环境搭建模块生成适用于所述Android平台下的操作系统的.so库文件指将API库文件转为所述.so库文件。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述程序编译模块生成所述APK安装文件指将所述Launcher代码和API库文件打包以生成所述APK安装文件。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述人机交互界面接收的对所述数控系统的数据配置包括系统操作管理、参数设置、G代码输入、系统诊断和位置显示；所述IPC单元执行的所述数控系统的实时控制任务包括过程控制、运动控制和逻辑控制。其中，运动控制包括但不限于位置插补、轴位置控制和位置补偿。在上述基于Android平台的开放式数控系统中，所述IPC单元和所述Android平台通过以太网连接，所述总线式I/o单元和总线式伺服驱动单元通过串行总线与所述IPC单元串行通信。根据本专利技术的另一方面，提供一种在基于Android平台的开放式数控系统中进行二次开发的方法，所述方法包括以下步骤SI、搭建Linux交叉编译环境，并生成适用于所述Android平台下的操作系统的.so库文件；S2、搭建适用于所述Android平台下的操作系统的开发环境；以及S3、在步骤S2所搭建的开发环境下开发基于所述Android平台的数控系统的代码。在上述基于Android平台的开放式数控系统中进行二次开发的方法中，所述步骤S3具体包括以下子步骤S31、基于Java语言开发应用层人机交互界面程序；S32、基于所述Android平台下的操作系统开发Launcher代码；以及S33、将所述Launcher代码和API库文件打包以生成APK安装文件。实施本专利技术可以获得以下有益效果(I)本专利技术的开放式数控系统基于Android平台，该平台下的操作系统集成于Android平板电脑中，操作时可以跟随操作者进行移动，不操作时则可将其置于屏保模式后悬挂于机械本体上，即节能又克服了现有数控系统人机界面固定、呆板、不灵活等缺点； (2)基于Android平台建立的人机交互方式更加人性化，易于学习和操作；Android平台支持实时多任务操作系统，软件开发和移植容易，适合应用于工业控制场合；同时本专利技术的二次开发方法也适合于不同的软件操作环境，具有很强的可移植性；(3)通过灵活的选取和配置不同功能的总线式1/0单元和总线式伺服驱动单元可使本专利技术在硬件上针对不同的机床和加工对象，具有广泛的适用性；(4)采用Android平台解决了现有技术中个性化定制成本过高的问题，便于在量大面广的数控加工过程中得到应用。附图说明以下将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图中图I是本专利技术的基于Android平台的开放式数控系统的结构示意图；图2是本专利技术的基于Android平台的开放式数控系统的硬件结构示意图；图3a是本专利技术的基于Android平台的开放式数控系统的第一逻辑框图；图3b是本专利技术的基于Android平台的开放式数控系统的第二逻辑框图；图4是本专利技术的在基于Android平台的开放式数控系统中进行二次开发的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Android平台的开放式数控系统，包括用于接收控制指令完成数控加工过程的实时控制的伺服系统，其特征在于，所述数控系统还包括：采用所述Android平台实现的人机交互界面，用于接收对所述数控系统的数据配置以及向用户显示实时控制的结果；IPC单元，用于执行所述数控系统的实时控制任务并与所述Android平台进行数据交互；总线式I/O单元和总线式伺服驱动单元，用于将所述IPC单元发出的所述控制指令转发给所述伺服系统以控制所述数控加工过程、以及用于将所述伺服系统的实时控制的结果反馈给所述IPC单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于Android平台的开放式数控系统，包括用于接收控制指令完成数控加工过程的实时控制的伺服系统，其特征在于，所述数控系统还包括 采用所述Android平台实现的人机交互界面，用于接收对所述数控系统的数据配置以及向用户显示实时控制的结果； IPC单元，用于执行所述数控系统的实时控制任务并与所述Android平台进行数据交互； 总线式I/O单元和总线式伺服驱动单元，用于将所述IPC单元发出的所述控制指令转发给所述伺服系统以控制所述数控加工过程、以及用于将所述伺服系统的实时控制的结果反馈给所述IPC单元。2.根据权利要求I所述的基于Android平台的开放式数控系统，其特征在于，所述数控系统还包括用于提供实时开发环境的实时多任务调度模块和实时多任务接口 ；所述IPC单元通过所述实时多任务调度模块调度实时任务。3.根据权利要求2所述的基于Android平台的开放式数控系统，其特征在于，所述实时多任务接口还用于调用访问所述数控系统的内核层所需要的外部接口函数以及用于实现在所述数控系统的应用层进行的实时开发。4.根据权利要求2所述的基于Android平台的开放式数控系统，其特征在于，所述Android平台包括 Linux交叉编译环境搭建模块，用于搭建Linux交叉编译环境并生成适用于所述Android平台下的操作系统的.so库文件； Android开发环境搭建模块，用于搭建适用于所述Android平台下的操作系统的开发环境；以及 程序编译模块，用于生成应用层人机交互界面程序、生成基于所述Android平台下的操作系统的Launcher代码以及生成APK安装文件。5.根据权利要求4所述的基于Android平台的开放式数控系统，其特征在于，所述Linux交叉编译环境搭建模...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹玲，周盈，熊清平，莫奕举，倪建渠，周星，
申请(专利权)人：深圳华中数控有限公司，
类型：发明
国别省市：