基于數(shù)字化編碼--播放體系結(jié)構(gòu)的電火花線切割加工數(shù)控系統(tǒng)
2018-4-2 來(lái)源：上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 作者：鄭君民，陶旭牧野，陳默，陳昊，奚學(xué)程，趙
摘要:借鑒網(wǎng)絡(luò)音視頻制作與播放模式，提出了一種基于“數(shù)字化編碼一播放”的新概念靈巧數(shù)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器模式，將復(fù)雜軌跡運(yùn)動(dòng)數(shù)字化，即插補(bǔ)過(guò)程與機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制分離，以異步運(yùn)行模式取代傳統(tǒng)的同步運(yùn)行模式。編碼器負(fù)責(zé)將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)插補(bǔ)算法進(jìn)行數(shù)字化，生成運(yùn)動(dòng)比特流文件，而直接控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)控終端則從服務(wù)器端下載運(yùn)動(dòng)比特流直接進(jìn)行播放，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。該架構(gòu)在大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)終端的同時(shí)，顯著提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。此外，一個(gè)服務(wù)器還可連接多個(gè)數(shù)控系統(tǒng)終端，同時(shí)加工不同的零件。利用該架構(gòu)構(gòu)建的線切割數(shù)控系統(tǒng)證明了基于數(shù)字化編碼一播放架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)原理的可行性。
關(guān)鍵詞:電火花線切割加工;數(shù)控系統(tǒng) ;編碼器一播放器架構(gòu);客戶端/服務(wù)器;運(yùn)動(dòng)比特流
電火花線切割加工廣泛應(yīng)用于難切削材料、模具、精密器件等加工領(lǐng)域。數(shù)控系統(tǒng)是電火花線切割機(jī)床的核心部件，也是決定線切割系統(tǒng)加工性能及未來(lái)自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的最重要的核心技術(shù)的載體。
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)正向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化及高柔性化的方向發(fā)展。純軟件型(PC+實(shí)時(shí)通訊接口卡)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng) 因其繼承了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，擁有高計(jì)算性能、高靈活性與低硬件成木等優(yōu)勢(shì)，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)也對(duì)基于PC的數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)開(kāi)展了深入的研究開(kāi)發(fā)，并給出了不同的系統(tǒng)原型，如:基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的開(kāi)放式電火花線切割加工數(shù)控系統(tǒng)、基于FPGA Nios II的單向走絲線切割數(shù)控系統(tǒng)、基于PCI總線的往復(fù)走絲線切割數(shù)控系統(tǒng)、基于Linux的微細(xì)電火花加工數(shù)控系統(tǒng)l、基于EPL傳輸技術(shù)的Linux開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)、基于組件技術(shù)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)等。
目前國(guó)產(chǎn)的單向走絲和往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床普遍采用了國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng) 。其體系架構(gòu)的核心部分—插補(bǔ)原理與運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制發(fā)源于早期的數(shù)控系統(tǒng)。在此機(jī)制下，插補(bǔ)與運(yùn)動(dòng)控制同步進(jìn)行，即在每個(gè)進(jìn)給周期，首先完成插補(bǔ)運(yùn)算，獲得各運(yùn)動(dòng)軸的進(jìn)給增量，然后將各運(yùn)動(dòng)軸的增量送給對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)，從而馭動(dòng)工作臺(tái)做出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。每套數(shù)控系統(tǒng)須配備針對(duì)G代碼的解釋器，還需做大量的語(yǔ)法語(yǔ)義解析和處理功能。隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的不斷擴(kuò)充，線切割數(shù)控系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜。此外，在生產(chǎn)線上，由多臺(tái)機(jī)床組成的柔性制造單元或自動(dòng)化生產(chǎn)線需多臺(tái)設(shè)備協(xié)調(diào)同步工作，然而現(xiàn)有的生產(chǎn)方式是由多個(gè)單獨(dú)運(yùn)行的數(shù)控系統(tǒng)控制加工，很難實(shí)現(xiàn)相互配合。
從數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)展的大趨勢(shì)來(lái)看，通用數(shù)控系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。然而，線切割的加工模式是相對(duì)固定的，功能也較單一。傳統(tǒng)體系架構(gòu)的通用數(shù)控系統(tǒng)相對(duì)于線切割的加工工藝而言有著過(guò)多的冗余，使數(shù)控電火花線切割機(jī)床成木偏高，不適合線切割機(jī)床的實(shí)際需求。
基于以上問(wèn)題，本文提出了一種與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)展趨勢(shì)完全相反的發(fā)展思路，并試圖將線切割數(shù)控系統(tǒng)做得更加簡(jiǎn)單，甚至是簡(jiǎn)單到極致。有鑒于網(wǎng)絡(luò)音頻的制作與播放方法，本文提出了一種基于“編碼器一播放器”體系架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)思路，并基于該體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了線切割數(shù)控系統(tǒng)的原型。
1、系統(tǒng)架構(gòu)及其工作原理
1.1 與傳統(tǒng)體系架構(gòu)的區(qū)別
圖1是傳統(tǒng)線切割數(shù)控架構(gòu)的示意圖，插補(bǔ)計(jì)算與運(yùn)動(dòng)控制同步運(yùn)行，兩者間存在嚴(yán)格的時(shí)間周期關(guān)系。圖2是編碼器一播放器架構(gòu)的示意圖，借鑒了數(shù)字音頻技術(shù)，利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，編碼器端負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程云計(jì)算，播放器端成為加工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控終端，使插補(bǔ)計(jì)算與運(yùn)動(dòng)控制異步運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)“一對(duì)多”的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作模式。上述2種數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式分別是同步與異步兩種方式。傳統(tǒng)的線切割數(shù)控系統(tǒng)中，功能模塊間主要通過(guò)各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，屬于同步的工作方式。為保證加工過(guò)程的連續(xù)性，譯碼、速度處理、插補(bǔ)計(jì)算模塊同步進(jìn)行，插補(bǔ)計(jì)算又與運(yùn)動(dòng)控制模塊同步運(yùn)行，各模塊間存在著嚴(yán)格的時(shí)間周期的限定關(guān)系，以保證數(shù)據(jù)流暢地傳遞。而實(shí)際上，只有運(yùn)動(dòng)控制模塊需嚴(yán)格按時(shí)間周期執(zhí)行，因?yàn)檫@直接影響到工件的加工質(zhì)量。若能提供一種工作機(jī)制，提前完成插補(bǔ)，將插補(bǔ)計(jì)算與運(yùn)動(dòng)控制模塊之間的緊密聯(lián)系斷開(kāi)，加工時(shí)只需該結(jié)果以特定編碼格式，源源不斷地為運(yùn)動(dòng)控制模塊提供控制運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)流，即可得到異步的工作方式。
圖1 傳統(tǒng)線切割數(shù)控體系架構(gòu)示意圖
圖2 編碼器一播放器體系架構(gòu)示意圖
異步運(yùn)行的數(shù)控系統(tǒng)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，插補(bǔ)不受運(yùn)動(dòng)控制周期的影響且無(wú)實(shí)時(shí)性要求，運(yùn)動(dòng)控制也不受插補(bǔ)計(jì)算時(shí)間的約束，既可高效完成更為復(fù)雜的插補(bǔ)算法，又可更靈活實(shí)時(shí)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。而在同步方式下，由于要考慮插補(bǔ)計(jì)算的耗時(shí)以及該耗時(shí)的不均勻性，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制周期的延長(zhǎng)，最終降低了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。第二，傳統(tǒng)的同步架構(gòu)中，插補(bǔ)與運(yùn)動(dòng)控制這兩個(gè)任務(wù)的同步執(zhí)行是通過(guò)對(duì)CPU的分時(shí)占用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在異步架構(gòu)中，將插補(bǔ)任務(wù)隔離出去后，運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的實(shí)時(shí)性能將會(huì)發(fā)生顯著提高，大大降低了對(duì)復(fù)雜實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的性能依賴。第二，由于已得到了經(jīng)過(guò)編碼的插補(bǔ)結(jié)果文件，對(duì)于一個(gè)重復(fù)性的加工任務(wù)，每次運(yùn)行時(shí)再也不用重新解釋代碼和插補(bǔ)計(jì)算，直接運(yùn)行結(jié)果文件中的數(shù)據(jù)即可，不僅節(jié)約時(shí)間，也提高了整個(gè)線切割數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率，簡(jiǎn)化了在線運(yùn)行的數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，降低了其成本。
1.2 “編碼器一播放器”型異步架構(gòu)的提出
自300年前的自動(dòng)演奏樂(lè)器誕生以來(lái).作為承載音樂(lè)的記錄與播放處理方式經(jīng)歷了模擬、數(shù)字及網(wǎng)絡(luò)多媒體時(shí)代的重大變革，適應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展潮流，并取得了巨大成功。現(xiàn)代的數(shù)字音頻技術(shù)中，首先，編碼器端完成數(shù)字化處理，包括采樣、量化與壓縮編碼;第二步，網(wǎng)絡(luò)傳輸，即文件以特定的格式在網(wǎng)絡(luò)上流式傳輸;第二步，播放器在線解碼播放。
在上述3步中，編碼器是一個(gè)服務(wù)器，而播放器則是一個(gè)客戶端，“服務(wù)器一客戶端”的工作模式見(jiàn)圖3。若借鑒這種制作與播放分離的方法，則會(huì)極大地簡(jiǎn)化傳統(tǒng)插補(bǔ)與位控的同步工作方式，從而為用戶帶來(lái)便捷;同時(shí)，由于一個(gè)服務(wù)器可連接多個(gè)輕量級(jí)的客戶端，方便用戶的同時(shí)也節(jié)約了大量資源。木文的目的就是將這些網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)帶來(lái)的便捷與優(yōu)勢(shì)借鑒到線切割數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。
自300年前的自動(dòng)演奏樂(lè)器誕生以來(lái).作為承載音樂(lè)的記錄與播放處理方式經(jīng)歷了模擬、數(shù)字及網(wǎng)絡(luò)多媒體時(shí)代的重大變革，適應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展潮流，并取得了巨大成功。現(xiàn)代的數(shù)字音頻技術(shù)中，首先，編碼器端完成數(shù)字化處理，包括采樣、量化與壓縮編碼;第二步，網(wǎng)絡(luò)傳輸，即文件以特定的格式在網(wǎng)絡(luò)上流式傳輸;第二步，播放器在線解碼播放。
在上述3步中，編碼器是一個(gè)服務(wù)器，而播放器則是一個(gè)客戶端，“服務(wù)器一客戶端”的工作模式見(jiàn)圖3。若借鑒這種制作與播放分離的方法，則會(huì)極大地簡(jiǎn)化傳統(tǒng)插補(bǔ)與位控的同步工作方式，從而為用戶帶來(lái)便捷;同時(shí)，由于一個(gè)服務(wù)器可連接多個(gè)輕量級(jí)的客戶端，方便用戶的同時(shí)也節(jié)約了大量資源。木文的目的就是將這些網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)帶來(lái)的便捷與優(yōu)勢(shì)借鑒到線切割數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。
圖3 服務(wù)器一客戶端模式
1.3 系統(tǒng)的工作原理
借鑒上述數(shù)字音頻技術(shù)，可將原控制器執(zhí)行的復(fù)雜計(jì)算放在編碼器端離線完成，編碼器端在計(jì)算得到一系列插補(bǔ)結(jié)果數(shù)據(jù)，將其編碼壓縮制作成可播放的比特流文件。其示意圖如圖2左側(cè)所示。
然后，在編碼器端與播放器端兩者間，應(yīng)用流式傳輸技術(shù)與服務(wù)器一客戶端模式，通過(guò)TCP/IP協(xié)議族的網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制將兩者隨時(shí)相連。這兩端的工作是一個(gè)異步的通訊過(guò)程，播放器是客戶端，編碼器是服務(wù)器。編碼器可隨時(shí)支持多臺(tái)播放器的連接與在線播放，其工作模式如圖3所示。其中，可播放的比特流文件在傳輸過(guò)程中會(huì)被按順序分割成一系列大小固定的數(shù)據(jù)包按順序進(jìn)行傳送。
最后，線切割機(jī)床控制器被精簡(jiǎn)為“播放器”，它負(fù)責(zé)一邊緩沖接收可播放文件的一系列數(shù)據(jù)包，一邊按控制的實(shí)時(shí)節(jié)拍解碼播放，最終使得可播放的比特流文件經(jīng)由播放器在機(jī)床各軸上按插補(bǔ)軌跡“播放”。其示意圖如圖2右側(cè)所示。
1.4 “編碼器一播放器”架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
在編碼器一播放器體系架構(gòu)中，編碼器端離線計(jì)算得到各個(gè)已被編碼的插補(bǔ)結(jié)果文件，然后保持對(duì)各個(gè)相應(yīng)端口的監(jiān)聽(tīng);各個(gè)播放器端在需要加工相應(yīng)軌跡時(shí)，便在線選中所需的結(jié)果文件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊方法.找到相應(yīng)IP地址和端口后.在線“播放”。即一個(gè)服務(wù)器可連接多個(gè)數(shù)控系統(tǒng)終端，同時(shí)進(jìn)行不同零件的加工。該架構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì):
首先，在這種體系下，相當(dāng)于多個(gè)傳統(tǒng)線切割數(shù)控系統(tǒng)的負(fù)責(zé)譯碼、速度控制、插補(bǔ)計(jì)算的部分，被集成到一個(gè)編碼器端中被離線完成，節(jié)省了大量的設(shè)備資源，體現(xiàn)了系統(tǒng)在整體規(guī)劃上的高效性。第二，機(jī)床的直接控制器簡(jiǎn)化成了一個(gè)播放器，將系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性發(fā)揮到極致，使該控制器功能更專一，運(yùn)動(dòng)控制的性能得到提升。第二，在傳統(tǒng)架構(gòu)中，所有功能模塊運(yùn)行在同一環(huán)境下，一個(gè)模塊的差錯(cuò)會(huì)影響到下一個(gè)模塊的工作，甚至發(fā)生錯(cuò)誤的累積。而在新體系下，系統(tǒng)相關(guān)的穩(wěn)定性與可靠性得到了大幅提升，原因是插補(bǔ)及其前而的功能模塊被完全從傳統(tǒng)系統(tǒng)中提取出來(lái)，待形成準(zhǔn)確無(wú)誤的插補(bǔ)結(jié)果(即運(yùn)動(dòng)比特流文件)后，才會(huì)供給各個(gè)播放器使用，達(dá)到了完全的異步工作狀態(tài)。第四，由于借鑒了網(wǎng)絡(luò)在線點(diǎn)播的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一邊緩沖下載一邊播放文件，因此，播放器在任意時(shí)刻選中相應(yīng)可播放的運(yùn)動(dòng)比特流文件(即編碼器端所計(jì)算得到的結(jié)果文件)后，即可立刻進(jìn)入加工狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行得既靈活又高效，充分體現(xiàn)了時(shí)間上的快捷性。
2、系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
2.1 本系統(tǒng)的組成
本項(xiàng)目的總體架構(gòu)就是“編碼器一播放器”體系(圖4)，區(qū)別于傳統(tǒng)的控制器，該系統(tǒng)分為編碼器端和播放器端兩部分。編碼器端包括參數(shù)設(shè)置界而、插補(bǔ)器、仿真器、編碼器、文件輸出、服務(wù)器6個(gè)主要模塊。播放器端包括客戶端、文件讀取、解碼器、播放器4個(gè)主要模塊。
2.2 各模塊功能及相互關(guān)系
編碼器端的6個(gè)功能模塊間的相互關(guān)系見(jiàn)圖5。參數(shù)設(shè)置界而主要用來(lái)輸入被插補(bǔ)曲線的參數(shù)。插補(bǔ)器用于將設(shè)置好參數(shù)的理想曲線進(jìn)行離散化插補(bǔ)計(jì)算。所用的插補(bǔ)算法為單位弧長(zhǎng)增量法，這是一種以曲線弧長(zhǎng)為參數(shù)的插補(bǔ)方法，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)理想曲線的單位弧長(zhǎng)增量投影到XY(或UV)坐標(biāo)軸的增量大小，決定兩坐標(biāo)軸各自是否進(jìn)給。仿真器擁有繪圖功能，用于將插補(bǔ)軌跡顯現(xiàn)在編碼器端的界面上，起到仿真的作用，還可將插補(bǔ)軌跡與理想光滑軌跡作對(duì)比，以便檢查插補(bǔ)軌跡的理想程度。編碼器將插補(bǔ)結(jié)果中各軸的每一步脈沖增量與方向進(jìn)行比特流編碼。文件輸出模塊會(huì)將每一步的編碼結(jié)果全部寫入文件，并保存。服務(wù)器模塊會(huì)為各目標(biāo)文件開(kāi)啟相應(yīng)的Socket接口，時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)直至獲取各客戶端的連接.然后發(fā)送一系列大小固定的數(shù)據(jù)包直至將目標(biāo)文件全部發(fā)送完成。
播放器端的4個(gè)功能模塊間的相互關(guān)系見(jiàn)圖6。客戶端用于從服務(wù)器按順序依次下載組成目標(biāo)文件的一系列數(shù)據(jù)包。文件讀取模塊按順序讀取已下載的數(shù)據(jù)包中的編碼，供解碼器及播放器使用。解碼器將被編碼的脈沖增量解碼還原，得到帶有方向的脈沖增量。播放器則將脈沖增量同時(shí)在虛擬界面上和機(jī)床上播放出來(lái)，從而完成加工過(guò)程。
圖4 本系統(tǒng)宏觀組成與邏輯架構(gòu)
圖5 編碼器端的各模塊邏輯關(guān)系
圖6 播放器端的各模塊邏輯關(guān)系
3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
圖7是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備組成，箭頭方向指示了設(shè)備的連接順序和數(shù)據(jù)與信號(hào)傳輸順序。首先，PC機(jī)是播放器，即負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)控終端。其次，PC機(jī)與Arduino開(kāi)發(fā)板通過(guò)工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)線連接，由Arduino開(kāi)發(fā)板負(fù)責(zé)將播放器播放的每一組脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。Arduino通過(guò)4個(gè)針腳與XY兩主軸的步進(jìn)電機(jī)3動(dòng)器相連，并將每組電信號(hào)發(fā)送給機(jī)床步進(jìn)電機(jī)3動(dòng)器。最后，步進(jìn)電機(jī)馭動(dòng)器控制機(jī)床主軸進(jìn)給，從而完成加工。
3.2 實(shí)驗(yàn)一:小型圓形樣件加工實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)中，在一塊厚度為1888 μm的鋼板上切割了一個(gè)小型圓柱工件。機(jī)床各軸進(jìn)給速度用每秒鐘進(jìn)給的脈沖當(dāng)量(basic length unit,BLU)表示，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)給速度為20 BLU/s。機(jī)床的單位脈沖當(dāng)量為0.8 μm，本實(shí)驗(yàn)切割圓柱體直徑為5000 BLU，因此，切割出的工件理想預(yù)期直徑為4000 μm。實(shí)驗(yàn)前，編碼器端已完成所有計(jì)算任務(wù)，得到了可播放文件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，播放器流暢而毫無(wú)差錯(cuò)地緩沖接收了來(lái)自編碼器端的可播放文件的一系列數(shù)據(jù)包。為檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果，分別測(cè)量了切縫寬度、圓孔直徑及圓柱工件直徑(表1)。
表1 加工結(jié)果的測(cè)量值
圖7 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物圖
在整個(gè)加工過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)良，電極絲未發(fā)生短路，電火花均勻且強(qiáng)度適中，表現(xiàn)出了較高的加工效率。同時(shí)，加工出的圓柱工件側(cè)而無(wú)明顯棱線，具有良好的表而質(zhì)量，且切縫寬度穩(wěn)定而均勻，切割圓度良好，具有較高的尺寸精度。加工樣件見(jiàn)圖8。
圖8 圓柱樣件
3.3 實(shí)驗(yàn)二:組合線型樣件加工實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)中，金屬板材厚度為6725 μm，加工參數(shù)與實(shí)驗(yàn)一相同。該工件的周長(zhǎng)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)一的圓形工件，編碼器端生成的可播放文件總大小為510 kb ,整個(gè)試驗(yàn)由播放器控制，令機(jī)床主軸進(jìn)給65 000余組脈沖增量。該工件的外形比實(shí)驗(yàn)一更復(fù)雜,CAD設(shè)計(jì)圖紙見(jiàn)圖9a，加工軌跡由8個(gè)曲線段和2個(gè)直線段組成，通過(guò)相切或相交關(guān)系組成封閉的葫蘆圖形。在整個(gè)加工過(guò)程中，數(shù)控終端穩(wěn)定性良好，脈沖數(shù)據(jù)傳送與運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，樣件邊緣兩曲線相切處過(guò)渡平滑，展現(xiàn)出良好的加工效果(圖9b)。
圖9 組合線型樣件
4、結(jié)語(yǔ)
本文在以Linux為操作系統(tǒng)的PC上，利用Qt構(gòu)建了一個(gè)基于編碼器一播放器體系的線切割數(shù)控系統(tǒng)原型，包括編碼器端和播放器端兩部分。編碼器端包括人機(jī)交互界而的開(kāi)發(fā)、“插補(bǔ)一編碼一存儲(chǔ)-輸出”循環(huán)的構(gòu)建、實(shí)時(shí)仿真畫而的建立、編碼存儲(chǔ)方式的構(gòu)建與實(shí)時(shí)體現(xiàn)、異步傳輸服務(wù)器的建立等。播放器端包括客戶端的建立、“讀取一解碼還原-播放”循環(huán)的構(gòu)建、電機(jī)的實(shí)時(shí)控制等。
主要研究成果為實(shí)現(xiàn)了精煉高效的異步運(yùn)行方式及服務(wù)器一客戶端控制模式的線切割數(shù)控系統(tǒng)原型。
(1) 編碼器端遠(yuǎn)程計(jì)算并輸出文件，同時(shí)執(zhí)行插補(bǔ)仿真，以檢驗(yàn)計(jì)算插補(bǔ)結(jié)果是否有不正常偏差。
(2) 以客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，采用TCP/IP協(xié)議族，借鑒網(wǎng)絡(luò)流媒體的流式傳輸技術(shù)，播放器端以緩存的方式，實(shí)時(shí)地按順序接收編碼器端的比特流傳輸。其中，服務(wù)器與客戶端是異步的工作方式。
(3) 播放器端實(shí)時(shí)解碼并播放(執(zhí)行)插補(bǔ)文件。
最后，通過(guò)樣件的切割實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于編碼器一播放器架構(gòu)的線切割數(shù)控系統(tǒng)原理的可行性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)潔性與靈活性、運(yùn)行的可靠性、時(shí)間上的快捷性等方而擁有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備很好的控制與加工精度。
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