摘要：针对现有轨迹生成方法难以满足高速加工的要求的问题,提出一种等残余高度螺旋轨迹直接生成方法.首先根据首末2条边界曲线的不同连接方式进行分类,对存在的3种连接方式分别设计了不同的初始螺旋轨迹生成方式;然后采用等残余轨迹生成方法偏置初始螺旋轨迹.这种直接生成的螺旋轨迹与传统通过求环形轨迹间的对角曲线生成的螺旋轨迹相比,可更好地保证加工表面的质量,同时也有效地增大了单条路径长度,具有较少的路径转接点.实例分析表明,文中方法能够满足高速加工的要求.

摘要：现场总线的应用是数控系统发展的必然趋势。为满足数控系统的高可靠通信需求,在分析数控系统加工精度与可靠通信关系的基础上,设计一种现场总线可靠通信机制。针对该机制,建立数控系统通信可靠性评价的指标,提出以无故障通信时间来衡量现场总线通信的可靠程度;通过概率统计方法,对该机制的可靠性进行数学分析,得出现场总线通信可靠性与通信站数目及最大重发次数的关系,并分析各自的影响程度;通过仿真试验,验证理论分析结果的正确性,同时将该可靠通信机制应用到数控系统现场总线中,通过实际电磁干扰测试,证明该机制的有效性。该理论研究和试验结果,对数控系统通信的可靠性设计和分析具有重要的指导作用。

摘要：针对传统嵌入式数控系统性能差、可扩展性差、人机界面不友好等特点,结合异构多核技术和现场总线技术的优点,提出并开发了一种基于异构处理器和现场总线技术的嵌入式数控系统。该数控系统运行在异构多核处理器之上,通过在不同的处理器核心上同时运行通用系统和实时系统,采用静态划分的方式将数控系统内部的任务分配到不同的处理器核心上,使用现场总线技术实现嵌入式数控系统与伺服电机之间的连接,简化数控系统与伺服驱动器之间的连线。实验证明,开发的数控系统具有良好的实时性和扩展性,验证了设计的合理性。

摘要：针对数控总线的异步及同步通信特点,提出一种在数控总线应用层之上对所传输消息采用动态循环冗余校验(Cyclical redundancy check,CRC)的消息安全通信方法。给出数控总线安全报文结构,设计出基于动态CRC校验的安全通信方法及相应算法。采用数学手段及试验测试对所提出方法与传统方法进行性能比较,证明该方法满足通信实时性要求,同时剩余错误率有明显降低,并能完全满足消息完整性等级要求。结果表明,该方法适合于数控总线消息安全通信的应用。

摘要：针对基于PC的数控系统及采用传统模拟接口存在的不足,提出了一种基于ARM处理器和FPGA的总线式运动控制器设计方法,并采用了Linux+Xenomai架构的实时化构建方案。重点阐述了基于GPMC接口和FPGA的现场总线控制板的实现,及实时操作系统下内核驱动模块的编写。最后,针对中断响应延迟和中断周期抖动开展了实验。结果表明,该方法完全可满足嵌入式数控系统及现场总线通信的性能需求。

摘要：为描述数控机床加工过程中的刀具状态,提出一种基于模糊有限状态机的建模方法。由该方法建立的模型通过"状态叠加"机制定量刻画了刀具的临界属性,从而预测刀具未来状态。围绕建模步骤、模型参数优化和预测方法进行了详细讨论,定性分析了状态转换规则及输入变量,设计了一种基于遗传算法的模型参数定量优化方法,并揭示了当刀具分别处于稳态与临界态时的预测原理。实验表明,在一定预测步长内,其预测误差小于低阶线性自回归模型,同时该模型具有连续预测刀具状态的能力。

摘要：在分析了数控系统通信网络结构和通信特点的基础上,提出了一种新的现场总线时钟同步协议。基于该协议设计了面向数控系统应用的时钟同步机制,该机制包括通信模型、通信时序、主站调度和从站实时数据交换方法。将该机制设计的现场总线应用到数控系统中,实验表明该机制具有较高的时钟同步精度,能够满足数控系统的应用需求。

摘要：研究采用基于国产CPU龙芯的数控系统,针对现有模块间通信方式自身不能同步多进程读/写的问题,提出一种将先进先出方式与共享内存相结合的高效通信方法,并基于此方法重新设计通信方案,对数控系统通信平台进行优化。实验结果证明该方法减少了通信双方握手过程中的轮询监测操作,提高了数控系统模块间的通信性能。

摘要：针对数控系统在五轴加工中,只能提供机床坐标系下轴指令编程的问题.基于双转台五轴机床运动学转换关系,综合考虑机床动力学约束和加工路径约束,通过在实时插补中完成工件坐标系下编程指令到机床控制点的转换,来实现五轴加工用刀具中心点插补功能.使得数控系统可以在旋转轴插补的同时,自动对控制点进行实时补偿,确保刀具中心点位于编程轨迹,从而使五轴加工程序能够在不同配置结构的机床上运行,简化加工程序编制,增强程序代码的可读性.

摘要：数控系统网络接口技术是实现数控机床实时信息采集的基础,是确保数控系统开放式、网络化及智能化的关键技术.通过对数控系统传统信息采集接口和基于网络的MTConnect标准的对比研究,基于后者在兼容性、跨平台性、可读性方面存在的优势,围绕开放式数控系统体系框架,本文设计一种基于MTConnect标准的开放式数控系统网络采集接口.同时,为兼容传统信息采集接口,提出一种可拓展的通用接口架构,阐述架构间模块的功能及互联方式,并从数控系统数据项抽取、数据项适配器(Adapter)、接口代理(Agent)等方面重点阐述接口的设计.最后,在自主研发的数控系统上实现网络接口,并对相关时间延迟开展了测试与分析,表明了该通用接口的正确性与实用性.