开放式数控系统的实时内核及刀路曲线的实时控制方法 技术领域 本发明属先进控制与先进制造领域, 具体涉及开放式数控系统的一种实时内核以 及刀路曲线的一种实时控制方法。
技术背景 基于 IEEE 定义的现有开放式数控系统是以实时操作系统 (Real Time Operating System, RTOS) 为中心的系统架构。
实时操作系统中关于内外资源的管理机制以及关于内外环境变化的应变机制与 插补迭代控制算法的运算规则紧密耦合在一起构成一种普适的数字控制方法即插补迭代 控制方法, 实时操作系统从而成为进行实时插补迭代的实时控制中心。
插补迭代控制方法贯穿于数字控制技术与数控系统的全部历史, 创建了数控系统 的 “插补时代” 。
在上世纪七十年代以前, 计算机基本上只用于科学计算, 其应用环境是多个用户 程序的管理, 由此产生了面向多用户的分时操作系统。 八十年代后, 计算机广泛应用于生产 过程的实时控制。为了解决操作系统的实时性, 在通常的多用户分时操作系统中嵌入一个 实时内核, 并称之为实时操作系统。例如, 在 PC 中, WindowsNT+RTX 与 Linux+RTLinux 便广 泛使用实时内核 RTX 与 RTLinux。
文献 《PC 数控原理、 系统及应用》 ( 作者 : 周凯, 机械工业出版社 2007 年 7 月第 1 版·第 2 次印刷 ) 指出, 在基于 PC 的现有开放式数控系统中, 实时内核是数控软件系统的 核心。 数控软件系统的结构、 设计与运行管理所涉及的 “以多进程和多线程等方式实现的多 任务软件设计” , “对实时性和可靠性要求相当苛刻的实时软件设计” , “实时软件与非实时 软件间的相互协调运行和信息交换” 等问题均依赖于实时内核。
IEEE(Institute of Electrical and Electronic s Engineers, 电气电子工程师 协会 ) 关于开放式系统的定义为 :
“符合系统规范的应用系统可以运行在多个销售商的不同平台上, 可以与其它系 统的应用进行互操作, 并且具有一致风格的用户交互界面。 ”
中国国家标准 《GB/T 18759.1-2002·机械电气设备·开放式数控系统·第 1 部分 总则》 抓住 IEEE 定义的本质并遵循 IEEE 定义的基本原则, 在 3.1 款中直截了当将开放性定 义为应用软件的 “即插即用” , 将开放式数控系统定义为 :
“指应用软件构筑于遵循公开性、 可扩展性、 兼容性原则的系统平台之上的数控系 统, 使应用软件具备可移植性、 互操作性和人机界面的一致性。 ”
上述定义表明, 在体系结构上, 现有开放式数控系统完全被 IEEE 定义 “计算机 化” , 成为需要配置实时操作系统的通用计算机系统, 数控软件系统则只是其中的一个专用 应用系统。
实时性的本质为 timing predictability, 指的是操作系统中所有任务的运行时 间是可预见的, 也就是说, 实时性是指操作系统在可预见的时间内响应和处理外部事件的
能力。因此, 所谓实时内核, 必然涉及操作系统中与进程调度 / 线程调度有关的高精度时钟 管理、 多级嵌套中断管理、 任务调度的通信与同步等依赖低层硬件的基本功能。换言之, 现 有开放式数控系统中的实时内核并非是针对数字控制中的具体实时过程, 而是针对操作系 统响应和处理内外环境变化的应变机制。
事实上, 由于工业应用环境的复杂性, 导致实时过程的具体形态差异极大。 对于种 种不同形态的实时过程采用统一的应变机制违反了具体问题具体分析的原则, 必然耗费大 量的计算资源并导致事倍功半的效果。对于数字控制来说, 上述实时内核作为数控软件系 统的核心还存在下述问题。
实时内核中的关键技术是进程调度 / 线程调度。实时性将进程调度复杂化。并行 算法又将进程调度进一步复杂化。更为麻烦的是线程, 与机器指令级流水线的并发性和处 理器级进程的并发性相比, 线程的并发性所面临的不确定性极为复杂。进程与线程, 再加 上并行算法, 导致实时操作系统的高度复杂化以及数控软件系统的高度复杂化。对于高速 高精度的多轴系统, 数控软件系统势必成为采用并行算法、 涉及多进程 / 多线程嵌套调用 以及多重实时嵌套中断的一个庞大而复杂的中断系统。 为了研发这个庞大而复杂的中断系 统, 既要精通数字控制技术, 又要精通计算机软硬体系结构, 还要精通并行算法与多线程编 程。 这就意味着, 数控软件系统成为所谓的专家型系统, 即只有精通上述技术的复合型专家 才能研发的系统, 用户无法进行二次开发, 从而完全丧失了开放性。 操作系统是一个极为复杂的系统, 可能隐含有几百上千个潜在的漏洞。 问题是, 没 有什么人能完全理解一个完整的操作系统。 因而, 这些漏洞往往需要几年、 十几年的维护时 间来修复, 并且也很难彻底消除。统计资料指出, 影响计算机系统可靠性的因素, 硬件错误 仅占百分之几, 绝大多数的错误来源于系统的管理。 显然, 系统管理的错误则基本上来源于 操作系统。特别是, 因延迟 (delay) 之永恒性与不确定性而导致流水线 / 线程 / 进程等层 次产生 “干扰” 应该是导致系统管理错误的主要原因。因此, 对于数控系统的可靠性来说, 实时操作系统犹如达摩克利斯之剑。
众所周知, 在机械系统的数字控制过程中, 所谓实时过程就是控制相关坐标轴联 动以合成刀路曲线 (Tool Path)。
在一般情况下, 设联动的坐标轴为 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 轴, 刀路曲线为 X、 y、 Z、 A、 B等 5 个变量的函数。将 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个伺服驱动装置接收的坐标值增量依时序列为表 1。
表1
表 1 中, 时间 T 被离散分割为 n 个区间 : Δt1, ..., Δtn, X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个变量 在 Δti 内的坐标值增量为 ΔXi、 Δyi、 ΔZi、 ΔAi、 ΔBi。
在基于 IEEE 定义的现有开放式数控系统中, Δt1, ..., Δtn 为实时操作系统的分 时周期, 是等长的, 称之为插补周期。在实时操作系统的控制下, 插补迭代控制算法在插补
周期 Δti(i = 1, ..., n) 中计算出微线段 ΔLi(ΔXi、 Δyi、 ΔZi、 ΔAi、 ΔBi)。实时控制的 具体过程为, 在插补周期 Δt1 中, 计算 ΔL1(ΔX1、 Δy1、 ΔZ1、 ΔA1、 ΔB1), 并在通信周期中 分配发送给 X、 y、 Z、 A、 B 等伺服驱动装置, 在采样周期中完成 ΔX1、 Δy1、 ΔZ1、 ΔA1、 ΔB1 的 进给以产生合成位移 ΔL1(ΔX1、 Δy1、 ΔZ1、 ΔA1、 ΔB1), 然后进入插补周期 Δt2, 如此周而 复始, 直到产生合成位移 ΔLn(ΔXn、 Δyn、 ΔZn、 ΔAn、 ΔBn)。
在这里, 实时过程包括三方面, 一是实时操作系统在插补周期中计算 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个坐标轴的坐标值增量 ; 二是现场总线在通信周期中向 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个伺服驱动装 置分配发送这些坐标值增量 ; 三是在采样周期中 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个伺服驱动装置完成这些 坐标值增量的进给。
数据流关联控制将联动的坐标轴依时序 Δti(i = 1, ..., n) 接收的坐标值增量称 之为刀路曲线的关联数据流。X、 y、 Z、 A、 B 等 5 轴联动的关联数据流为 5 维关联数据流。
在数据流关联控制中, Δti(i = 1, ..., n) 称之为刀路曲线的 T 分割, 不是等长的。 微线段 ΔLi(ΔXi、 Δyi、 ΔZi、 ΔAi、 ΔBi) 称之为刀路曲线的 L 分割。T 分割与 L 分割取决 于该刀路曲线的几何特征与坐标轴的运动学 / 动力学特征, 与实时操作系统的分时周期无 关。 PC 系统的核心任务是, 将压缩在刀路曲线与进给速度中的数字控制信息解压, 制造刀路 曲线的关联数据流, 也就是规划刀路曲线的 L 分割与 T 分割。于是, L 分割与 T 分割的生成 过程转化为非实时过程。为叙述的方便起见, 且有别于插补周期, 将 T 分割中的 Δti(i = 1, ..., n) 称之为控制节律。
按给定的数据格式, 刀路曲线的 L 分割在存储空间生成的数字映像称之为该刀路 曲线的联动表。按给定的数据格式, 刀路曲线的 T 分割在存储空间生成的数字映像称之为 该刀路曲线的随动表。
通过 L 分割规划, 刀路曲线的 L 分割成为存储空间中的联动表文件, 可以按照联动 的坐标轴, 将联动表划分为轴联动表。例如, 关于 ΔXi(i = 1, ..., n) 的 X 轴联动表, 关于 Δyi(i = 1, ..., n) 的 y 轴联动表, 等等。进而, 如果将 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 个坐标轴的的轴 联动表事先分配给 X、 y、 Z、 A、 B 等伺服驱动装置, 分配过程也转化为非实时过程。
轴联动表的分配过程非实时化后, 在刀路曲线的实时控制过程中, 为控制相关坐 标轴进行联动, 只须按照状态字指定的坐标轴向相关伺服驱动装置发送同步脉冲。为叙述 简单起见, 将状态字控制下的这组同步脉冲称之为联动命令。
这样一来, 所谓刀路曲线的实时控制过程, 就是按照随动表中的控制节律 Δti(i = 1, ..., n), 向状态字指定的伺服驱动装置单向发送联动命令, 控制相关伺服驱动装置从 其轴联动表中读取坐标值增量并写入其位置环的过程。 发明内容
基于刀路曲线的 L 分割与 T 分割的生成过程与分配过程的非实时性, 本发明提出 开放式数控系统的一种实时内核以及刀路曲线的一种实时控制方法。
开放式数控系统的一种实时内核, 包括扇区分析模块、 联动坐标轴设置模块、 联动 命令设置模块、 节律控制模块、 终点控制模块 ;
所述扇区分析模块用于读取随动表中的控制信息 ; 所述控制信息包括轨迹指令的 顺序码、 段码、 状态字、 控制节律 Δti(i = 1, ..., n) ;所述联动坐标轴设置模块用于将所述顺序码与所述段码所指定的随动表的地址 写入 T 指针, 从所述随动表中读取状态字并写入状态字寄存器, 指定该段中联动的坐标轴 ;
所述联动命令设置模块用于根据所述 T 指针读取所述随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 并写入 T 分割定时器 ;
T 分割定时器中的定时时间到, 所述节律控制模块用于启动脉冲发生器输出一个 脉冲, 向所述状态字寄存器指定的伺服驱动装置发送联动命令 ;
所述终点控制模块用于控制刀路曲线中每段曲线的终点。
进一步地, 所述实时内核还内置有独立的微处理器与中断管理模块 ; 所述中断管 理模块用于处理来自伺服驱动装置的实时反馈信息。
刀路曲线的一种实时控制方法, 用于控制伺服驱动装置驱动坐标轴进给产生合成 位移, 包括下述步骤 :
步骤 (1)、 控制权接收步骤 : PC 系统执行轨迹指令时设置实时内核运行标志, 实时 内核接收控制权 ;
步骤 (2)、 联动坐标轴设置步骤 : 实时内核的联动坐标轴设置模块将轨迹指令的 顺序码与段码所指定的随动表的地址写入 T 指针, 从所述随动表的状态表中读取状态字并 写入状态字寄存器, 指定该段中联动的坐标轴 ; 步骤 (3)、 联动命令设置步骤 : 实时内核中的联动命令设置模块根据所述 T 指针读 取所述随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 并写入 T 分割定时器 ;
步骤 (4)、 节律控制步骤 : T 分割定时器中的定时时间到, 实时内核中的节律控制 模块启动脉冲发生器输出一个脉冲, 向所述状态字寄存器指定的伺服驱动装置发送联动命 令;
步骤 (5)、 坐标轴进给步骤 : 伺服驱动装置接收所述联动命令后, 根据 L 指针与段 码从轴联动表中读取坐标值增量, 写入位置环, 驱动坐标轴进给产生合成位移 ;
步骤 (6)、 终点控制步骤 : 实时内核中的终点控制模块控制刀路曲线中每段曲线 的终点 ; 如果所述 T 指针等于该段随动表的末地址, 重复步骤 (2) 至步骤 (6) ; 否则, 重复步 骤 (3) 至步骤 (5) ;
如果所述 T 指针等于所述随动表的末地址, 即到达所述刀路曲线的终点, 关闭运 行标志 ;
步骤 (7)、 控制权移交步骤 : PC 系统查询所述实时内核的运行状态, 如果所述实时 内核运行标志关闭, 实时内核将控制权移交给 PC 系统。
与现有技术对比, 本发明产生的原创性有益效果为 :
1、 数字控制方法的重大变革
在基于 IEEE 定义的现有开放式数控系统中, 必须在多用户分时操作系统中配置 实时内核, 以解决操作系统的实时性。所谓实时内核, 涉及操作系统中与进程调度 / 线程调 度有关的高精度时钟管理、 多级嵌套中断管理、 任务调度的通信与同步等依赖低层硬件的 基本功能, 是数控软件系统的核心。
本发明提出的实时内核以随动表中的节律 Δti(i = 1, ..., n) 取代了插补周期, 取消了实时操作系统对实时控制过程的控制权, 以最简单的单向发送的联动命令取代了极 为复杂的实时通信, 取消了现场总线对实时控制过程的控制权, 彻底清除了操作系统与现
场总线系统对实时控制过程的制约, 实现了实时控制方法与实时控制过程的开放性, 导致 数字控制方法的重大变革。
2、 高精度多轴同步机制
多轴同步驱动技术是现有数控技术中亟待解决的关键技术。国家 “高档数控机床 与基础制造装备” 2009 年度科技重大专项 “课题 18 全数字高档数控装置” 将双轴同步驱动 技术列为现有数控技术中的一项关键技术。
在基于 IEEE 定义的开放式数控系统中, 多轴同步取决于现场总线中周期通信的 实时同步机制。
简单就是美。
在本发明中, 多轴同步取决于通过联动接口实时发送的联动命令, 联动的坐标轴 则由状态字指定。 所述联动命令为并行的同步脉冲, 所述状态字为用户参数, 所述联动接口 类似于状态字控制下的并行接口。因此, 本发明提出的实时内核以极为简单的技术手段解 决了多轴同步机制问题, 具有高速高精度的同步能力, 从而将复杂的多轴同步驱动技术转 化为简单的常规技术。
3、 高度简化的功能与结构 本发明提出的实时内核无须配置操作系统, 其核心功能仅在于将 Δti 写入 T 分割 定时器, 向状态字指定的伺服驱动装置单向发送联动命令, 功能与结构极为简单, 可以标准 化。
4、 高可靠性
众所周知, 在基于 IEEE 定义的现有开放式数控系统中, 插补周期与通信周期是两 个系统参数, 不仅耗费了大量的计算资源, 而且将数字控制信息的生成、 分配、 发送、 执行的 整个控制流程实时化, 导致实时操作系统与现场总线成为制约数控系统可靠性的两个关键 环节。
本发明提出的实时内核不存在实时操作系统与现场总线, 彻底清除了二者对可靠 性的影响, 具有高可靠性。
附图说明
图 1 为为一种开放式数控系统的实时内核的功能模块图。具体实施方式
工件的加工过程一般可划分为辅助过程、 换刀过程与走刀过程。
辅助过程涉及由 I/O 装置控制的辅助功能与状态设置。
换刀过程涉及刀库控制。对于换刀过程, 一般采用常规的 PLC 控制刀库, 或采用软 PLC 生成组合逻辑的控制流来控制换刀过程。本发明不涉及 PLC 及 I/O 装置的控制方法。
因此, 在工件的加工过程中, 数控系统只有三种工作状态 : 辅助功能操作、 开关量 控制、 刀路曲线的实时控制。
数据流关联控制用状态指令、 开关指令、 轨迹指令三类运动指令来描述这三种工 作状态。
状态指令用于操作辅助功能。开关指令用于控制 I/O 装置。
轨迹指令用于控制伺服驱动装置, 完成一条刀路曲线的走刀过程。
根据加工工艺确定的顺序, 用户使用状态指令、 开关指令、 轨迹指令来描述工件的 全部加工过程。
这种由加工工艺确定了顺序的运动指令之集合就是该工件加工过程的数控加工 程序, 本发明称之为 DRC 数控程序。
轨迹指令为单字节指令, 其指令码为 :
B7 : 轨迹指令的标识, 例如, B7 = 0 ;
B6 ~ B0 : 7 位顺序码, 用于对轨迹指令编号。
顺序码在刀路曲线的轨迹指令与其所携带的联动表、 随动表之间建立一一对应关 系。
在本发明中, 轨迹指令只有一种格式, 与刀路曲线中的曲线类型无关。
一条刀路曲线往往由多条曲线段构成。 本发明用一条轨迹指令描述一条刀路曲线 的走刀过程。
在本发明中, 按照联动的坐标轴, 刀路曲线的联动表划分为轴联动表。例如, 关于 ΔXi(i = 1, ..., n) 的 X 轴联动表, 关于 Δyi(i = 1, ..., n) 的 y 轴联动表, 等等。 一条刀路曲线通常由若干段曲线构成, 每段曲线的几何结构可能相同也可能不 相同, 合成每段曲线的坐标轴因之可能相同也可能不相同。这就意味着, 对于随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 而言, 在不同的 Δti 内, 联动的坐标轴往往不同。为此, 按联动的坐标 轴将随动表分为若干段作为子文件, 用段码标识之。
随动表中设置状态字, 用于标识该段曲线中联动的坐标轴。 状态字为一个字节, 字 节的位数可以为 32、 16、 8。例如, 8 位状态字可指定 8 个联动的坐标轴。从低位到高位, 状 态字的每位控制一个伺服驱动装置的使能状态及数据通道。例如, 状态字 “11100000” 指定 X、 y、 Z 等轴的伺服驱动装置、 状态字 “00011000” 指定 A、 B 等轴的伺服驱动装置。
将状态字的位数与个数为用户参数。 用户可通过状态指令设置状态字的位数与字 节数。
与若干个走刀过程相对应, 在 DRC 数控程序中, 一般有若干条轨迹指令。
每条轨迹指令携带顺序码, 标识该轨迹指令在 DRC 数控程序中的位置。轴联动表 中包括每条轨迹指令的轴联动表作为子文件, 其目录包括顺序码 ; 随动表中包括每条轨迹 指令的随动表作为子文件, 其目录包括顺序码。因而, 对于所有的轨迹指令, 顺序码为每条 轨迹指令与其轴联动表、 随动表建立了对应关系。
按照联动坐标轴的不同, 一条轨迹指令的随动表划分为若干段, 用一个段码标识 之; 在每个段中, 联动坐标轴相同。随动表中设置状态表, 用于存储每段的状态字 ; 所述状 态字用于指定该段中联动的坐标轴。轴联动表也划分为若干段, 其段数与随动表的段数相 等, 且用同一个段码标识之。因而, 对于一条轨迹指令, 段码在该轨迹指令的轴联动表与随 动表之间建立了对应关系。
轴联动表在辅助过程中事先分配给相关的伺服驱动装置。 如果某坐标轴在该段不 进给, 其轴联动表在相应的段文件中标记为空文件。 在执行过程中, 对于轴联动表中标示为 空文件的段, 伺服驱动装置按收联动命令后, 直接跳过。例如, 对于 X、 y、 Z 三轴联动, 其中,
Δti 至 Δtk 为第 m 段, 只有 X、 Z 二个轴联动, 其状态字为 10100000。相应地, 在 y 轴联动表 文件中, 其第 m 段为空文件, 即在 Δti 至 Δtk 期间, y 轴静止。
这样一来, 刀路曲线的实时控制过程便简化为按照随动表中的控制节律 Δti(i = 1, ..., n), 在状态字的控制下, 向伺服驱动装置单向发送联动命令 ; 相关伺服驱动装置只须 跟随联动命令, 将其轴联动表中的坐标值增量逐次写入位置环, 驱动相应坐标轴联动产生 合成位移。
基于上述对刀路曲线的实时控制过程的具体分析, 本发明提出开放式数控系统的 一种实时内核。
如图 1 所示的开放式数控系统的一种实时内核, 包括联动坐标轴设置模块 1、 联动 命令设置模块 2、 节律控制模块 3、 终点控制模块 4。
联动坐标轴设置模块 1 用于将轨迹指令的顺序码与段码所指定的随动表的地址 写入 T 指针, 从随动表中读取状态字并写入状态字寄存器, 指定该段中联动的坐标轴。
联动命令设置模块 2 用于根据 T 指针读取随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 并写入 T 分割定时器。
T 分割定时器中的定时时间到, 节律控制模块 3 用于启动脉冲发生器输出一个脉 冲, 通过一联动接口 300 向状态字寄存器指定的外部伺服驱动装置 400 发送联动命令。
终点控制模块 4 用于控制刀路曲线中每段曲线的终点。
外部 PC 系统 100 生成的随动表采用诸如 FAT16、 FAT32 等标准文件系统, 以标准 化文件存储在文件存储器中。为了读取随动表文件中的轨迹指令的顺序码、 段码、 状态字、 Δti(i = 1, ..., n) 等控制信息, 本技术方案为实时内核配置了扇区分析模块 5。因而, 本 技术方案中的实时内核无须配置操作系统, 与 PC 系统 100 的软硬件平台无关, 具有广泛的 平台无关性。
实时内核中内置一个独立的微处理器 7 与中断管理模块 6。中断管理模块用于处 理来自伺服驱动装置的实时反馈信息。
在本技术方案中, PC 系统 100 运行 DRC 数控程序, 执行轨迹指令时, 向实时内核发 出命令以设置实时内核运行标志, 将控制权移交给实时内核。
实时内核按照随动表中的控制节律 Δti(i = 1, ..., n) 控制轨迹指令的执行过 程, 刀路曲线的实时控制过程转化为下述过程 :
1、 联动坐标轴设置步骤
实时内核中的联动坐标轴设置模块 1 将轨迹指令的顺序码与段码所指定的一段 随动表的地址写入 T 指针, 从随动表的状态表中读取状态字并写入状态字寄存器, 指定该 段中联动的坐标轴 ;
2、 联动命令设置步骤
实时内核中的联动命令设置模块 2 根据 T 指针读取随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 并写入 T 分割定时器 ;
3、 节律控制步骤
T 分割定时器中的定时时间到, 实时内核中的节律控制模块 3 启动脉冲发生器输 出一个脉冲, 向状态字寄存器指定的伺服驱动装置 400 发送联动命令 ;
4、 坐标轴进给步骤伺服驱动装置 400 接收所述联动命令后, 跟随联动命令从轨迹指令的顺序码与段 码所指定的一段轴联动表中读取坐标值增量, 并写入位置环, 驱动坐标轴进给产生合成位 移; 如果该段码对应的轴联动表为空文件, 则跳过 ;
5、 终点控制步骤
实时内核中的终点控制模块控制刀路曲线中每段曲线的终点即分段控制, 以及控 制轨迹指令的终点即指令终点控制。
1)、 分段控制
实时内核中的 T 指针与该段随动表的末地址比较以控制该段随动表的终点 : T指 针等于该段随动表的末地址, 则将下一段随动表的首地址写入 T 指针 ; 从所述随动表的状 态表中读取下一段的状态字并写入状态字寄存器 ; 继续对该刀路曲线中的下一段曲线进行 实时控制。
伺服驱动装置中的 L 指针与该段轴联动表的末地址比较以控制该段轴联动表的 终点 : L 指针大于该段轴联动表的末地址, 则将下一段非空的轴联动表的首地址写入 L 指 针。
2)、 指令终点控制 伺服驱动装置中的 L 指针与整个轴联动表的末地址比较以控制所述坐标轴的终 点: L 指针大于整个轴联动表的末地址, 则将执行标志置 “0” , 准备执行下一条轨迹指令的 轴联动表。
实时内核中的 T 指针与整个随动表的末地址比较以控制轨迹指令的终点 : T 指针 等于整个随动表的末地址, 即到达所述刀路曲线的终点, 关闭运行标志, 准备执行下一条轨 迹指令。
PC 系统的 DRC 数控程序将控制权移交给实时内核后, 处于查询状态, 查询述实时 内核的运行状态, 一且实时内核的运行标志关闭, 则收回控制权, 处理下一条运动指令。
这样一来, 所谓刀路曲线的实时控制过程, 就是按照随动表中的控制节律 Δti(i = 1, ..., n), 控制状态字指定的伺服驱动装置从轴联动表中读取坐标值增量并写入其位置 环的过程。 实时内核产生联动命令 ; 跟随联动命令, 伺服驱动装置不断地驱动坐标轴进给产 生合成位移。如此周而复始, 直至 T 指针到达整个随动表的末地址, 即到达所述轨迹指令的 终点。
例如, 对于 X、 y、 Z、 A、 B 等 5 轴联动, 状态字为 “11111000” , 实时控制过程就是, 根 据控制节律 Δti(i = 1, ..., n), 实时内核不断地将随动表中的 Δti(i = 1, ..., n) 写入 T 分割定时器, 产生联动命令, 发送给 X、 y、 Z、 A、 B 等伺服驱动装置 ; X、 y、 Z、 A、 B 等伺服驱动 装置则跟随联动命令, 从各自的轴联动表中不断地同步读取 ΔXi、 Δyi、 ΔZi、 ΔAi、 ΔBi 并 写入位置环, 驱动坐标轴进给产生合成位移。如此周复始, 直至所述刀路曲线的终点。
以上内容是结合具体的优选实施方式对可重构计算机数字控制系统所作的进一 步详细说明, 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做出若干简单推演或替换, 都应 当视为属于本发明的保护范围。