基于开放式数控系统的数字化采集技术的研究
摘要
数字化采集技术是逆向工程中的一项关键技术，现有的数字化采集系统基本是基于DOS平台，在单机模式下开发出来的。这种数字化采集系统开放性差，开发周期长，人机交互不够友好。并且基本依赖进口，价格昂贵。针对这种情况，本文研究了基于开放式数控系统的数字化采集技术。
系统采用主从式双CPU结构。上位机选用研华工控机，下位机选用美国Delta Tau公司的多轴运动控制器PMAC。同时系统中扩展了DPRAM、伺服电机、A／D转换器、三维模拟仿形仪、I／O接口板。
下位机完成扫描跟踪控制、插补运算、位置控制、加减速控制、面板和机床状态的输入输出处理等实时性任务。同时将工件表面坐标实时写入DPRAM。
上位机通过调用PComm32动态连接库中的函数实现系统后台管理等非实时性任务，包括系统初始化、系统参数调整、坐标显示、机床操作控制等。采用WIN32下的多线程技术，结合多媒体定时器技术和双缓冲区存储技术，实时从DPRAM中采集机床坐标并存盘。解决了实时数据采集和海量数据存储任务。
论文进行过程中，作者进行了现场实验，成功地实现了工件表面的数字化采集，证明系统方案切实可行，具有实际应用价值。
Digitizing collection is one of the key technologies of the reverse engineering. Nowadays, most of the Digitizing & Copying systems are based on DOS and single CPU. Those systems are of many disadvantages, such as poor flexibility, long period of developing, unfriendly manipulate interfaces and high price. Therefore the digitizing collection technology based on open CNC system is studied in this paper.
Double CPUs architecture is used in this system. The host computer is Advantech IPC. The slave computer is PMAC. DPRAM, servo motors, A/D conversion board, 3D analogue probe, I/O board are chosen in this system.
Most of the real-time tasks are controlled by PMAC, such as scanning, interpolation, position control, acceleration and deceleration, input & output, writing the sampled points to the DPRAM and so on.
The background management, such as initialization, adjusting of parameter, display of motor position etc., are completed by the host computer through the functions of PMAC DLL PComm32, which is provided by Delta Tau Data System INC. Multithread multimedia timer and double buffer are used to read data from DPRAM. It solves the problems of real-time data gathering and huge amount of the sampled points storing.
During this research, lots of experiments have been made in practice. Sampled points on different kinds of cured surface are gathered successfully. The feasibility of this project has been fully proved.
系统采用主从式双CPU结构。上位机选用研华工控机，下位机选用美国Delta Tau公司的多轴运动控制器PMAC。同时系统中扩展了DPRAM、伺服电机、A／D转换器、三维模拟仿形仪、I／O接口板。
下位机完成扫描跟踪控制、插补运算、位置控制、加减速控制、面板和机床状态的输入输出处理等实时性任务。同时将工件表面坐标实时写入DPRAM。
上位机通过调用PComm32动态连接库中的函数实现系统后台管理等非实时性任务，包括系统初始化、系统参数调整、坐标显示、机床操作控制等。采用WIN32下的多线程技术，结合多媒体定时器技术和双缓冲区存储技术，实时从DPRAM中采集机床坐标并存盘。解决了实时数据采集和海量数据存储任务。
论文进行过程中，作者进行了现场实验，成功地实现了工件表面的数字化采集，证明系统方案切实可行，具有实际应用价值。
Digitizing collection is one of the key technologies of the reverse engineering. Nowadays, most of the Digitizing & Copying systems are based on DOS and single CPU. Those systems are of many disadvantages, such as poor flexibility, long period of developing, unfriendly manipulate interfaces and high price. Therefore the digitizing collection technology based on open CNC system is studied in this paper.
Double CPUs architecture is used in this system. The host computer is Advantech IPC. The slave computer is PMAC. DPRAM, servo motors, A/D conversion board, 3D analogue probe, I/O board are chosen in this system.
Most of the real-time tasks are controlled by PMAC, such as scanning, interpolation, position control, acceleration and deceleration, input & output, writing the sampled points to the DPRAM and so on.
The background management, such as initialization, adjusting of parameter, display of motor position etc., are completed by the host computer through the functions of PMAC DLL PComm32, which is provided by Delta Tau Data System INC. Multithread multimedia timer and double buffer are used to read data from DPRAM. It solves the problems of real-time data gathering and huge amount of the sampled points storing.
During this research, lots of experiments have been made in practice. Sampled points on different kinds of cured surface are gathered successfully. The feasibility of this project has been fully proved.
引文
[1]李明等：逆向工程技术在模具制造业中的应用 模具工业 1998．9
[2]第八届国际模展模具先进制造技术评述 中国模协技术委员会模具评定评述专家组
[3]王平江等：牧野DAU-15型电液仿形机床的数控化改造 中国装备维修网
[4]毕城恩、丁乃建等：现代数控机床 机械工业出版社
[5]李诚人等：计算机机床数控 西北工业大学出版社 1988．2
[6]廖德岗：开放式数控系统的研究及其发展现状 机械 1999．3
[7]刘爱林等：基于WIN95／NT的开放式数控系统 机械与电子 1999．4
[8]马银萍等：开放式体系结构在数控系统中的应用 航空工程与维修 1998．6
[9]王宇晗等：开放式控制器对数控机床低成本改造策略 机械设计与研究 2000．1
[10]闵越：以PC为基础的数控系统 计算机技术应用 1998．12
[11]鲜斌等：CNC系统中的伺服控制卡 电器传动 2000．4
[12]石林锁：可编程控制器(PMAC)及其应用 新技术新工艺 1995．6
[13]万仁明：基于PMAC下SCARA机器人控制 机械与电子 2000．1
[14]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC USER'S MANUAL
[15]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC SOFTWARE REFERENCE
[16]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC Option 2 Dual Ported RAM User's Guide
[17] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 28A
[18] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 34A
[19] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 8P
[20] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: "NUIVERSAL" PMAC-LITE HARDWARE REFERENCE
[21] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC EXECUTIVE FOR WINDOWS
[22] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: Pccomm32 PMAC 32 Bit Driver
[23] 松下电器公司：Panasonic交流伺服电机驱动器使用说明书
[24] 大连理工大学机械工程学院数字技术研究所：大型壁板铣床数控仿形系统电路图
[25] 贺平等：在机床数控系统中应用高速接口技术 制造技术与机床 1998．9
[26] 刘明霞：VC++中使用多线程 现代计算机 1999．10
[27] 姚志峰等：基于Windows95的高速数据采集 测控技术 1999．4
[28] 蒋念平等：WIN32环境下的实时控制技术 上海理工大学学报 1999．4
[29] 谷强：数字化和仿形系统及其智能化研究 大连理工大学博士论文
[30] 吴迪：DNC方式下的数据采集 大连理工大学硕士论文
[31] 焦明波：数字仿形NTC的研究 大连理工大学硕士论文
[32] 严夏华：壁板铣床数控系统然件开发 大连理工大学硕士论文
[33] 黄晓华：数控壁板铣床开放式CNC系统的研究与开发 大连理工大学硕士论文
[34] 王春等：采用触发测头进行曲面自动跟踪测量 大连理工大学学报 1998．1
[35] 王春等：大型配对型面数控数字化测量加工系统 大连理工大学学报 1998．5
[36] 吴迪等：DNC方式单步跟踪扫描及数字化 大连理工大学学报 1997．7
[37] 王文武等：多媒体定时器的定制和使用方法 计算机应用 2000．3
[38] 李静等：用多媒体定时器精确控制采样频率 计算机应用 2000．12
[2]第八届国际模展模具先进制造技术评述 中国模协技术委员会模具评定评述专家组
[3]王平江等：牧野DAU-15型电液仿形机床的数控化改造 中国装备维修网
[4]毕城恩、丁乃建等：现代数控机床 机械工业出版社
[5]李诚人等：计算机机床数控 西北工业大学出版社 1988．2
[6]廖德岗：开放式数控系统的研究及其发展现状 机械 1999．3
[7]刘爱林等：基于WIN95／NT的开放式数控系统 机械与电子 1999．4
[8]马银萍等：开放式体系结构在数控系统中的应用 航空工程与维修 1998．6
[9]王宇晗等：开放式控制器对数控机床低成本改造策略 机械设计与研究 2000．1
[10]闵越：以PC为基础的数控系统 计算机技术应用 1998．12
[11]鲜斌等：CNC系统中的伺服控制卡 电器传动 2000．4
[12]石林锁：可编程控制器(PMAC)及其应用 新技术新工艺 1995．6
[13]万仁明：基于PMAC下SCARA机器人控制 机械与电子 2000．1
[14]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC USER'S MANUAL
[15]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC SOFTWARE REFERENCE
[16]DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC Option 2 Dual Ported RAM User's Guide
[17] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 28A
[18] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 34A
[19] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC ACCESSORY 8P
[20] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: "NUIVERSAL" PMAC-LITE HARDWARE REFERENCE
[21] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: PMAC EXECUTIVE FOR WINDOWS
[22] DELTATUAL DATA SYSTEM INC: Pccomm32 PMAC 32 Bit Driver
[23] 松下电器公司：Panasonic交流伺服电机驱动器使用说明书
[24] 大连理工大学机械工程学院数字技术研究所：大型壁板铣床数控仿形系统电路图
[25] 贺平等：在机床数控系统中应用高速接口技术 制造技术与机床 1998．9
[26] 刘明霞：VC++中使用多线程 现代计算机 1999．10
[27] 姚志峰等：基于Windows95的高速数据采集 测控技术 1999．4
[28] 蒋念平等：WIN32环境下的实时控制技术 上海理工大学学报 1999．4
[29] 谷强：数字化和仿形系统及其智能化研究 大连理工大学博士论文
[30] 吴迪：DNC方式下的数据采集 大连理工大学硕士论文
[31] 焦明波：数字仿形NTC的研究 大连理工大学硕士论文
[32] 严夏华：壁板铣床数控系统然件开发 大连理工大学硕士论文
[33] 黄晓华：数控壁板铣床开放式CNC系统的研究与开发 大连理工大学硕士论文
[34] 王春等：采用触发测头进行曲面自动跟踪测量 大连理工大学学报 1998．1
[35] 王春等：大型配对型面数控数字化测量加工系统 大连理工大学学报 1998．5
[36] 吴迪等：DNC方式单步跟踪扫描及数字化 大连理工大学学报 1997．7
[37] 王文武等：多媒体定时器的定制和使用方法 计算机应用 2000．3
[38] 李静等：用多媒体定时器精确控制采样频率 计算机应用 2000．12