RTLinux在开放式数控系统中的应用

研究了RTLinux在开放式数控系统中的应用.在介绍RTLinux体系结构的基础上,概述了系统的软、硬件结构,并详细阐述了实时模块的实现方式以及实时模块与非实时模块之间的通信机制.     

基于RTLinux的实时全软件数控系统的设计与实现

数控实时系统不仅需要保证刀具补偿、插补运算、位置控制等周期性任务在确定的时间内完成,也要保证突发事件等非周期任务的及时响应。在总结数控任务特点的基础上,提出了基于RTLinux的实时全软件数控系统的体系结构,确定了系统的软件结构;将数控系统各功能模块封装成软件芯片,初步实现了数控系统的开放性。由于RTLinux在实现原理上的特殊性,基于RTLinux的数控系统软件开发具有简单、高效的特点。     

基于RTLinux的全软件并联机床数控系统研究

并联数控装备的最大特点在于其结构简单而控制复杂，且不同构型的并联机构逆解方程和结构参数不尽相同，这对控制系统的灵活性和开放性提出了更高要求。由于在控制原理上存在较大差异，基于串联机构设计的传统数控系统无法直接应用于并联机床这类独特的场合。针对并联机床的控制要求和特点，本文提出采用全软件化集成式的数控结构来建造并联机床数控系统，研究了以RTLinux作为底层实日寸操作系统的软件数控系统开发方法。     

KDP晶体加工专用超精密机床数控系统开发

介绍了KDP(磷酸二氢钾)晶体加工专用超精密机床基于PMAC运动控制器的双CPU开放式数控系统,并详细说明了系统硬件构建和软件实现及伺服控制方法.超精密机床数控系统采用工业控制计算机作为上位机完成数控加工中的非实时任务,PMAC运动控制器作为下位机完成实时的控制任务.该系统应用于KDP晶体专用超精密机床加工铝试件,获得了Ra5.158 nm的表面粗糙度,验证了该数控系统的实用性和可靠性.     

RTLinux下新型磨料水射流数控系统

通过分析磨料水射流数控系统的功能需求,以及RTLinux的实现机制,采用模块化的设计思想,设计出一种基于RTLinux操作系统平台下开放式磨料水射流数控系统,并介绍了各软件模块的实现方法。     

基于RTLinux操作系统的开放式数控系统运动控制器的研究

系统选用了实时多任务操作系统RTLinux作为软件开发平台，以C和C 作为软件开发工具来开发设计了开放式数控系统的运动控制器。这里论述了运动控制器的总体功能特性，并分别介绍了运动控制器的几个重要组成部分，如主控程序、插补模块及速度控制等。最后采用基于组件技术的设计思想，给出了运动控制器的设计框架，并在RTLinux平台上加以实现。     

FANUC 0系统维修知识讲座——第10讲 FANUC可编程序控制器(PMC)的基本结构和控制程序的特点

在FANUC 0系统中PMC是可编程机床控制器的英文缩写,在有的数控系统中将它称为PLC(可编程逻辑控制器)或PC(可编程控制器)。用于数控机床的可编程控制器通常是内装型的,它们作为数控系统的一部分,其任务是根据数控系统和机床控制的要求,使用顺序执行的控制程序来对机床进行整体的实时控制。由于用控制程序(软件)代替了继电器电路(硬件),所以不仅控制功能大幅度地提高,而且大大地简化了硬件电路,提高了控制系统的可靠性。     

数控系统应用技术研究与应用软件开发

杭州现代数控技术有限公司通过与清华大学等单位合作，完成了开放式数控系统软件体系结构的研究；完成了基于RTLinux的实时多任务数控操作系统的开发与研究，开发了适合数控系统实时性要求的中断管理系统、适合数控系统特点的I／O口等，完成了伺服驱动单元和逻辑控制单元软件的研究；完成了数控系统软件管理有效模式及数控系统可靠性增长技术的研究。     

多轴联动电火花加工数控系统开发

为加工具有复杂几何结构或者材料较难加工的零件,开发了多轴联动电火花加工数控系统。为了增强系统的实时性、稳定性和可靠性,采用RT-Linux技术,提出双核结构概念来分别处理实时任务和非实时任务。确立数控系统由实时控制模块、驱动模块、用户管理模块和模块间的通信所组成。提出了线程承载法解决实时任务间协调控制问题,以及循环选择法解决任务调度问题。给出了平面二轴联动插补派生法构建适合电火花加工机床的多轴联动插补控制算法,提出内存映射法构建硬件实时驱动方式以增强系统驱动的实时性,提出线程-处理器模式构建用户管理模块,以使复杂的管理任务清晰化和易于管理,选择最优的通信方式来增强数控系统的实时性能。开发出了五轴联动电火花加工数控系统,并运用该系统进行了带冠整体式涡轮盘的加工实验。实验结果表明,该系统具有实时性强、稳定性好和可靠性高等特点。     

基于IEC 61131-3机床数控系统定制化开发平台及设计方法研究

软件PLC IEC 61131-3标准的实施,对传统PLC功能做了极大的扩充,使其不仅适用于传统逻辑控制领域,还可适应数控系统的定制化开发要求。为应对工业领域对机床数控系统越来越高的定制化快速开发要求,分析了符合IEC61131-3标准的CoDeSys的软PLC模型以及工业实时以太网Ether MAC总线运行机制,研究了CoDeSys提供的G代码处理功能和以OEM组件库方式实现机床数控系统总线从站组件库的设计方法。设计实现了符合IEC61131-3标准的基于CoDeSys和Ether MAC的机床数控系统定制化开发平台,将Ether MAC从站按照功能表示为基本功能块,与Ether MAC通信驱动一并集成到CoDeSys开发环境下,并给出了基本功能块的设计方法,使Ether MAC从站可在软件层面上灵活组配。通过工程应用实例验证,结果表明该定制化开发平台能够灵活、可靠地开发机床数控系统。     

基于RT Linux平台的开放式电火花数控系统

针对电火花数控加工特点,采用RT Linux解决数控系统的多线程和实时性问题,根据RT Linux特点,设计了电火花数控系统总体结构,采用分层设计和模块化的方法构造了软件插补的计算机数字控制（SoftCNC）,提出了以SoftCNC为基础的电火花数控加工中心;利用Linux丰富的软件资源,构造了数控系统的外围软件,即基于Flex和Bison的数控代码解释器、基于客户机／服务器和浏览器／服务器架构的工艺数据库和图形用户界面,实现了可扩展、可配置、开放体系结构电火花数控加工系统。     

六轴联动电火花加工数控系统的研究

为了解决六轴联动电火花加工数控系统软硬件的设计难题，以可编程多轴控制器为运动控制器，提出了基于开放式体系结构进行六轴联动电火花加工数控系统的硬件体系结构。为了提高软件系统中与加工过程密切相关的实时任务的实时性能，基于实时Linux操作系统，实现了数控系统软件中的运动控制任务和放电状态检测任务等实时性要求较强的任务。此外，还进行了Linux平台上可编程多轴控制器的设备驱动程序、数控代码解释模块、图形用户界面和工艺数据库的设计。该系统能很好地解决六轴联动电火花机床运动控制精度要求较高、需要控制的轴数较多等设计难点。     

基于Windows NT与实时扩展的开放式数控系统的研究

为了提高数控系统的开放性和运行效率,提出一种基于Windows NT及实时扩展的开放式数控系统架构及其实现方法.在该架构中,实时性弱的任务在通用PC中运行,而实时性强的运动控制任务则分布在伺服驱动器中完成.通用PC和伺服驱动器之间用现场总线进行通讯.系统软件采用模块化设计,各模块之间的通信被抽象和统一为接口,使系统软件具有良好的开放性和可扩展性.     

基于RTLinux开放式虚轴机床数控系统研究

给出了一种在RTLinux上实现开放式软件型数控系统的软硬件模型，该系统的软件是由一开放式CNC内和功能模块所组成的，给出了这一CNC内核的组成部分以及各组成部分之间的依赖关系，用户可利用这一内核，开发所需的各种功能，构成高性能数控系统，给出了该系统的功能模块，明确了各模块之间的关系以及各模块和CNC内核之间的关系，该系统的硬件是由一台PC机和I／O接口卡组成，可通过网络与外界通讯。     

A software oriented CNC system based on Linux/RTLinux

The software-oriented CNC is one of the ideal solutions for open architecture CNC. However, its implementation is a difficult task, especially the guarantee of system’s real-time performance. In this paper, a software oriented CNC system named Lin-soft CNC, whose operating system (OS) is Linux with its real-time extension - RTLinux - was proposed and depicted. The proposed system consists of four layers: the GUI, non-real-time layer, real-time layer and driver layer. Both the system and subsystem layout are detailed, along with the relevant implementation detail, such as the hierarchy design and the data communication between layers. Furthermore, the real-time layer has been identified as the kernel of the system, in which a simple and effective strategy - rational design of data buffer and high precision period of the real-time thread - is adopted to guarantee the real-time performance. At last, the prototype controller and test results are present.     

面向软数控系统的混合任务调度算法

为减小因软数控混合任务不确定性而引起的加工误差,提出了面向软数控的模糊反馈调度算法和两级结构的调度策略.在分析软数控任务划分和任务模型的基础上,研究了软数控模糊反馈调度算法的结构,并推导出调度算法表.通过对比仿真试验表明:不采用模糊反馈调度,加工误差达11.9%;采用模糊反馈调度,加工误差最大值仅为1.04%.给出了两级调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行了研究.所提出的两级调度策略已应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,实测任务运行状态显示,实时任务具有很好的确定性.仿真试验和具体实施的结果表明,提出的两种算法能满足软数控系统的个性化实时应用.     

用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略

为实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工,提出了一种用于五轴联动数控机床的曲线插补控制策略.实现该控制策略的数控机床控制器将控制任务分为非实时任务和实时任务两部分.非实时任务包括刀具路径信息中位置矢量的曲线插值计算和刀位矢量的曲线插值计算;实时任务包括位置矢量插值曲线和刀位矢量插值曲线的实时插补计算,以及插补点坐标的逆机床运动变换.加工实验表明,该插补加工方法町以用于五坐标数控机床的运动控制,具有良好的应用前景.     

基于Linux的微细电火花加工数控系统的研究

为了满足微细电火花加工高精度、高灵敏度和强实时性的运动控制要求,提出了以可编程多轴控制器为下位机、PC和Linux为上位机的体系结构,进行了六轴联动微细电火花加工数控系统的软硬件设计.为了解决微细电极在线制造和补偿等技术难题,该数控系统集成了机器视觉功能,基于V4L2应用程序接口开发了图像采集程序,基于OpenCV开发了图像处理程序,通过Canny边缘检测算法,提取了微细电极的边缘轮廓,可以在线观察和测量微细电极.此外,基于Lex和YACC设计并实现了数控代码解释器.