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開放結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用開發(fā)平臺的構(gòu)建
1．引言數(shù)控技術(shù)作為未來先進(jìn)制造技術(shù)的核心內(nèi)容之一，正在朝著開放化，網(wǎng)絡(luò)化，柔性化和智能化方向發(fā)展，數(shù)控裝備產(chǎn)品的設(shè)計制造和應(yīng)用開發(fā)都日益顯示出基于開放接口標(biāo)準(zhǔn)的模塊形態(tài)�；谀K和組件的系統(tǒng)構(gòu)建策略更能體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的人性化思想，每一個模塊都是一個有針對性應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)產(chǎn)品形式，是該領(lǐng)域技術(shù)原理，應(yīng)用方案和實現(xiàn)形式的綜合體現(xiàn)，是其在數(shù)控加工環(huán)境下的具體應(yīng)用，其設(shè)計理念和性能指標(biāo)都體現(xiàn)數(shù)控加工技術(shù)的要求和市場應(yīng)用的需求，這些充分體現(xiàn)設(shè)計者個性化的產(chǎn)品組件通過開放的標(biāo)準(zhǔn)接口形式有機的結(jié)合，組成了功能豐富性能完善的數(shù)控裝備產(chǎn)品。
數(shù)控技術(shù)是一個綜合性很強的技術(shù)學(xué)科，涉及系統(tǒng)控制，工業(yè)設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)，變頻調(diào)速，網(wǎng)絡(luò)通訊，信號分析等范圍很廣和適用性很強的技術(shù)領(lǐng)域，這些技術(shù)原理在工科學(xué)校的機電一體化教學(xué)中都有涉及，但在應(yīng)用實踐上相對分散，目前只注重在數(shù)控操作技能上的能力培養(yǎng)，一系列的計算機輔助設(shè)計制造軟件也都是針對于這一目標(biāo)，缺少一個貫穿于整個數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中的開發(fā)應(yīng)用環(huán)境，來從系統(tǒng)規(guī)劃的高度和應(yīng)用開發(fā)的層面來實施數(shù)控技術(shù)能力素質(zhì)培養(yǎng)的目標(biāo)。
正是針對于這一數(shù)控技術(shù)培養(yǎng)模式的局限性，本文建立了一個針對于整個數(shù)控技術(shù)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域一體化實驗平臺，采用組件和模塊的思想建立了一個集成的設(shè)計開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)從數(shù)控裝備產(chǎn)品規(guī)劃，方案選擇，運動算法和人機交互等各個環(huán)節(jié)的教學(xué)實踐活動，下面將從總體策略，結(jié)構(gòu)特征，關(guān)鍵技術(shù)等幾個方面給予闡述。
2系統(tǒng)組建策略
2.1數(shù)控系統(tǒng)的組成
在這里我們將一般數(shù)控系統(tǒng)的概念廣義化，定義成由控制器，機械結(jié)構(gòu)，伺服單元等三個主要部分組成的產(chǎn)品模式�？刂破骶褪俏覀兺ǔＫf的計算機數(shù)控系統(tǒng)，它由專用或通用計算機硬件加上系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，完成數(shù)控裝備的運動控制功能，人機交互功能，數(shù)據(jù)管理功能和相關(guān)的輔助控制功能，是數(shù)控裝備功能實現(xiàn)和性能保證的核心組成部分，是整個數(shù)控體系的中心模塊。機械結(jié)構(gòu)是展現(xiàn)控制器運動控制功能的執(zhí)行機構(gòu)和機械平臺，如數(shù)控機床系統(tǒng)中的銑床、車床和加工中心等機械部分；數(shù)控機器人系統(tǒng)中機械手和機械臂等。機械結(jié)構(gòu)根據(jù)具體應(yīng)用場合的不同，具體形態(tài)千差萬別，但都可以按照運動學(xué)和動力學(xué)方法簡化成運動機構(gòu)的各種組合形式，這種組合越復(fù)雜其對控制器的能力要求就越高，同一種控制器可以完成對不同機械結(jié)構(gòu)的控制，同樣一種機械結(jié)構(gòu)可接受不同控制器的控制，這說明機械部分和控制器組合起來可形成形式多樣的產(chǎn)品類型。伺服單元是連接控制器和機械結(jié)構(gòu)的控制傳輸通道，它將控制器數(shù)字量的指令輸出轉(zhuǎn)換成各種形式的電機運動，帶動機械結(jié)構(gòu)上執(zhí)行元件實現(xiàn)其所規(guī)劃出來的運動軌跡。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動放大器和電機兩個主要部分，其任務(wù)實質(zhì)是實現(xiàn)一系列數(shù)�；蚰�(shù)之間的信號轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)形式就是位置控制和速度控制。在此基礎(chǔ)上，隨著開放式數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)體系具備了自我擴展和自我維護(hù)的功能，這得益于各種二次開發(fā)手段提供了自由完善和自定義系統(tǒng)軟硬件功能和
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