外文翻译-雕刻机控制器的设计与实现.doc

淮 阴 工 学 院 毕业设计(论文)外文资料翻译 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 管华超 学 号： 1081101708 外文出处： IEEE (用外文写) 2010 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 年 月 日 签名： 注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文 雕刻机控制器的设计与实现 杨林，胡天亮，张承睿 高效清洁机械制造重点实验室 机械工程学院，山东大学，济南，250061，中国 S3n@163.com,tianliang.hu@,zhangchengrui@ 摘要： 本文针对分层雕刻机控制系统提出了一种基于有限状态机和多线程编程的软件架构。并详细介绍了交互序列图和数据流图表的手动和自动操作模式，提供了一个用于构建数控系统的统一灵活的方式。 关键词：雕刻机，数控系统，软件架构 一、介绍 雕刻机被广泛应用于木材，石材，玻璃和金属制品的制造。雕刻机机床的控制系统是多了一个数控系统，它具有以下特点： 由CAD/CAM数控程序生成的文件软件是非常大的，文件的大小范围从几MB到几百MB的。 机械加工零件的任意多边形曲线在数控程序中，通常是通过小的直线段展现。提高加工效率和保证表面质量，加速控制通常很复杂。此外需要先行功能。 随着工业的发展，在雕刻制造业中小批量制造业也越来越常见。因此雕刻机控制器的更新换代也变得非常频繁了。 因此，一般的CNC控制器在雕刻机领域很少使用。为实现以上的特殊功能，需要开放和灵活的控制器。基于PC的系统可以利用丰富的软件和硬件的资源。在市场中近一半的雕刻控制器是基于PC的。这些基于PC的控制器在使用Windows系统的RT扩展名或硬件实时运动控制卡，那些通常是很昂贵的。一种基于分层有限状态机和多线程编程的新型软件设计方法，针对解决以上文中提到的问题提供了一种一致的、灵活的方式来通过Windows平台的实现构造数控系统。实时以太网现场总线EtherMC（运动控制以太网）[3]这由我们的研究小组开发的通过。Windows内核编程用于保证软件的实时特性。EtherMC的特殊设计的机制可以获得硬件的实时能力。在下面的章节中描述的是雕刻机控制系统的硬件体系结构。子序列部分详细介绍了软件结构。 二、硬件体系结构 图1.系统体系结构概述 该系统的硬件设计图如图1.在这架构中由我们研究组开发的EtherMC作为实施平台。在这平台中，EtherMC主平台是基于PC的数控内核在主控制器的实现。EtherMC有一下几个特点： 容易做重构。EtherMC所有的从属节点通过线的拓展结构连接到主机。这样从属节点可以从系统中轻松的添加或删除。 标准以太网用于EtherMC。成本可以大大的减少。 作为一个从属节点应同时配置实时控制节点在EtherMC系统同步实时定期信号。有了这个设计，只有软件实时能力才是必要的主控制器，硬盘实时是没必要的。 这些特点使EtherMC符合雕刻机控制器的要求。在这个设计中，四轴接口卡用作EtherMC的从属节点。此卡从主机发送转换数据命令到控制轴上，如主轴，X轴，Y轴和Z轴。 三、软件体系结构 控制软件采用多层架构如图2所示，包括人机界面（HMI）NC内核，通讯库和以太网的驱动程序。 图2.多层软件架构 数控内核实现IEngine接口，执行外观层封装数控内核的内部结构。HMI服务器从HMI客户端发送接受命令，并调用IEngine接口方法，因此，这就变成了一个状态机事件对象的方法的参数和派单记录状态的事件对象。数控内核的数据更改时将调用IHMI反馈接口来通知HMI服务器，然后更新HMI客户端。以太网驱动程序对所有用户提供Windows操作系统的内核推迟过程调用（DPC）（HSM）HSM处理从用户界面或内部功能模块发送的事件，并协调系统的全局行为。HSM据此调用功能模块，实现实际的行为。 图3.数控内核组件的结构以及组件之间的相互关系从左到右 图4.点动操作的UML序列图 状态机引擎通常会假定由运行到通过队列的事件，并按顺序根据指令对它们进行调度。而状态机引擎在一个单独的线程中运行，应该不会阻止相应的功能模块，否则将不会响应其他事件。因此，系统功能模块，如自动运行、点动、自导、工具测量等，都是在自己的线程中执行的。状态机的寄存器变量与功能模块线程进