数控虚拟仿真系统代码编译器的研究与开发
摘要
随着数控虚拟仿真系统日益朝着柔性、开放性和通用性方向的发展，作为数控虚拟仿真系统的前置处理部分——NC代码编译器，是沟通和传递数控虚拟仿真系统与CAD／CAM系统其它部分之间信息的桥梁，它也应具有相应的柔性、开放性、通用性，这些性质集中到一点主要就是NC代码编译器应能够处理不同数控系统的NC代码程序。因此如何实现具有一定通用性的NC代码编译器将是众多数控虚拟仿真软件开发者关心的问题。
本论文正是围绕着数控加工虚拟仿真系统NC代码编译器技术的研究与实现而展开的。为了使该NC代码编译器能识别多种数控系统的字符和功能，从而提高其通用性和适用性。本论文以现今国内外普遍流行的Fanuc 0i—TA、Sinumerik802D和HNC-21／22T三种数控车床系统为例，对此三种系统的NC代码系统进行了较为深入的研究和分析，寻找它们之间的相同点；详细论述了数控加工程序的译码原理以及数控软件的结构特点，在此基础上，提出了本课题采用的译码方法；对如何在Visum C++环境中运用计算机编译原理和面向对象技术来开发数控虚拟仿真系统NC代码编译器进行了探讨，着重阐述了本课题提出的NC代码词法、语法识别的方法和编译器提取数控加工程序主要加工信息的方法以及仿真模块的设计过程。
With the development of Numerical Control (NC) virtual emulation system, nowadays it is developing towards the direction of flexible, open and general increasingly. As a pre-positive processing unit of the NC virtual emulation system, it is a bridge of communication between NC virtual emulation system and the other part of CAD/CAM system, also must have the same qualities as NC virtual emulation system. And these qualities embody that NC-code compiler is able to deal with the NC procedure of different NC system. So how to realize a certain general NC-code compiler is a problem which must be considered by many producers of NC virtual emulation system.
This thesis is opened up on the foundation of the research and realization of the NC-code compiler technology of NC machining virtual emulation system. In order to make NC-code compiler increase its generality and applicability and identify the characters and functions of many NC systems, in this thesis, the author studied the NC-codes of three kinds of popular NC Lathe System, such as Fanuc Oi—TA, Sinumerik 802D, HNC-21/22T in the world, and summarized the similarities of them, and discussed the coding theory of the NC procedure in detail and the characteristic of the NC software's structure and on the basis of these brought forward the method of coding which is adopted.In Visual C++ environment, with the theories of compiler and the 0-0 technology the thesis, the author studied the exploitation of NC-code compiler of the NC virtual emulation system and elaborated the method of checking the correctness of the NC-code's morphology and phrasing in the NC-code compiler, and discussed the method of drawing the main machining information from NC procedure and the process of designing the emulation block.
本论文正是围绕着数控加工虚拟仿真系统NC代码编译器技术的研究与实现而展开的。为了使该NC代码编译器能识别多种数控系统的字符和功能，从而提高其通用性和适用性。本论文以现今国内外普遍流行的Fanuc 0i—TA、Sinumerik802D和HNC-21／22T三种数控车床系统为例，对此三种系统的NC代码系统进行了较为深入的研究和分析，寻找它们之间的相同点；详细论述了数控加工程序的译码原理以及数控软件的结构特点，在此基础上，提出了本课题采用的译码方法；对如何在Visum C++环境中运用计算机编译原理和面向对象技术来开发数控虚拟仿真系统NC代码编译器进行了探讨，着重阐述了本课题提出的NC代码词法、语法识别的方法和编译器提取数控加工程序主要加工信息的方法以及仿真模块的设计过程。
With the development of Numerical Control (NC) virtual emulation system, nowadays it is developing towards the direction of flexible, open and general increasingly. As a pre-positive processing unit of the NC virtual emulation system, it is a bridge of communication between NC virtual emulation system and the other part of CAD/CAM system, also must have the same qualities as NC virtual emulation system. And these qualities embody that NC-code compiler is able to deal with the NC procedure of different NC system. So how to realize a certain general NC-code compiler is a problem which must be considered by many producers of NC virtual emulation system.
This thesis is opened up on the foundation of the research and realization of the NC-code compiler technology of NC machining virtual emulation system. In order to make NC-code compiler increase its generality and applicability and identify the characters and functions of many NC systems, in this thesis, the author studied the NC-codes of three kinds of popular NC Lathe System, such as Fanuc Oi—TA, Sinumerik 802D, HNC-21/22T in the world, and summarized the similarities of them, and discussed the coding theory of the NC procedure in detail and the characteristic of the NC software's structure and on the basis of these brought forward the method of coding which is adopted.In Visual C++ environment, with the theories of compiler and the 0-0 technology the thesis, the author studied the exploitation of NC-code compiler of the NC virtual emulation system and elaborated the method of checking the correctness of the NC-code's morphology and phrasing in the NC-code compiler, and discussed the method of drawing the main machining information from NC procedure and the process of designing the emulation block.
引文
[1] 许祥泰等编著．数控加工编程使用技术[M]．北京：机械工业出版社，2001
[2] (美)迈克·马特森Mike Mattson著，CNC Proogramming Principles and Applications[M]．北京：机械工业出版社，2004
[3] 王爱玲、白恩远等，现代数控机床[M]．北京：国防工业出版社，2003
[4] 刘雄伟等编著，数控加工理论与编程技术[M]．北京：机械工业出版社，2003
[5] 方沂，数控机床编程与操作[M]．北京：国防工业出版社，1999
[6] 李福生，数控机床程序编制[M]．北京：机械工业出版社，1982
[7] 龙伟，数控机床及加工编程[M]．成都：成都科技大学出版社，1994
[8] 高凤英主编，数控机床编程与操作切削技术[M]．南京：东南大学出版社，2005
[9] 孙德茂著，数控机床铣削加工直接编程技术[M]．北京：机械工业出版社，2005
[10] 南雁，基于虚拟数控加工的NC代码翻译[D]，硕士毕业论文，2003
[11] 齐舒创作室编著，Visual C++6.0用户界面制作技术与应用实例[M]．北京：中国水利水电出版社，1999
[12] 余斌，基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D]，硕士毕业论文，2002
[13] 肖田元等，通用NC代码翻译技术[J]，系统仿真学报，1998．10，Vol 10 No5
[14] 张幼军，数控程序的检验与仿真[J]，沈阳工业大学学报，1998年第S1期
[15] 余雅娜，数控加工动态仿真系统代码编译器的研究与实现[D]，硕士毕业论文，2001
[16] 黄江，开放式数控系统程序解释及刀具补偿程序的研究[D]，硕士毕业论文，2002
[17] 张生芳，通用数控代码编译器研究[D]，硕士毕业论文，2002
[18] 王华东，基于DMC的双CPU开放式数控系统开发[D]，硕士毕业论文，2004
[19] 孙宏伟、马玉林，数控加工仿真器加工代码的计算机识别[J]，航空制造技术 2000年05期
[20] 贾合丰 王德权等，一种数控程序编译方法的研究[J]，组合机床与自动化加工技术 2003年12期[21] 沙智华 张生芳等，通用数控代码编译系统研究与实现[J]，中国机械工程2003年09期
[22] 王治森、赵福民等，数控系统加工程序的编译[J]，合肥工业大学学报(自然科学版)2000年01期
[23] 姚习武、朱志红等，Windows平台下数控代码解释系统的研究与实践[J]，机械设计与制造工程 1999年03期
[24] 杨世平、杨湘军等，绞龙类零件数控加工宏程序的开发[J]，组合机床与自动化加工技术 2003年04期
[25] 杨世平、朱中喜等，基于宏指令的规则曲面数控加工程序的开发应用[J]，机械设计与制造 2003年06期
[26] 《实用数控加工技术》编委会编，实用数控加工技术，北京：兵器工业出版社，1997
[27] 伍铁军、周来水、周儒荣，数控仿真的实时真实感图形显示[J]，计算机辅助设计与制造，2000．4，Vol．12 No．4，291～293
[28] 张国彬、林亨等，车削中心数控加工仿真系统程序检查模块的开发[J]，机械设计与制造 2001年03期
[29] 孔振宇、马骏等，线切割数控系统ISO代码解释器的研究[J]，电加工与模具，1997年01期
[30] 郭庆明、黄业清编著，Visual C++高级界面特效制作百例[M]．北京：中国电力出版社，2000
[31] 关颖编著，(FANUC系统实用技术丛书)数控车床[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，2005
[32] Sinumerik 802D数控车床操作编程说明书(车床)
[33] 华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，世纪星车床数控系统(HNC-21／22T)编程说明书，武汉：武汉华中数控股份有限公司
[34] 王松波、张祥永等，采用面向对象技术，对NC程序进行模拟检验[J]，计算机辅助设计与制造 1997年04期
[35] 姜永湖，基于Web的虚拟加工技术研究与开发[D]，硕士毕业论文，2003
[36] 张胜，基于Internet／Intranet数控加工仿真研究与开发[D]，硕士毕业论??文，2001
[37] 李晓平，数控加工仿真系统的研究与实现[D]，硕士毕业论文，2000
[38] 郑人杰、殷人昆、陶永雷．使用软件工程(第二版)[M]．北京：清华大学出版社，1997
[39] [美]Jon Bates，Tim Tompkins著．何建辉，董方鹏等译．使用Visual C++6.0教程[M]．北京：清华大学出版社，2000
[40] 严华峰等编著，Visual C++精彩编程百例[M]．北京：中国水利水电出版社，2002
[41] [美]Michael J．Young著，邱仲潘等译，Visual C++从入门到精通[M]．北京：电子工业出版社，2001
[42] 胡峪、刘静编著，Visual C++编程技巧与示例[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
[43] 姚习武等，Windows平台下数控代码解释系统的研究与实践[J]，机械设计与制造工程，Vol 28 No3
[44] 官章全、刘加明编著，Visual C++类库大全[M]．北京：电子工业出版社，1999
[45] 谢明红、林碧，数控加工程序的检验与仿真系统的研制[J]，华侨大学学报(自然科学版)，1999年04期
[46] 葛安庚，网络化制造环境中CAM异构数据的转换与传输[D]，硕士毕业论文，2003
[47] 徐铁军、王金华，Internet一册通[M]．北京：人民邮电出版社，2000
[48] 梁宏宝、杨胡坤等，虚拟加工中NC代码转化技术研究[J]，计算机仿真，2003年第11期
[49] 陈火旺、刘春林等编著，程序设计语言编译原理(第三版)[M]．北京：国防工业出版社，2002
[50] 蒋立源等主编，编译原理(第2版)[M]．西安：西北工业大学出版社，2002
[51] AhoAV, UllmanJD. Compilers Principles Techniques and Tools[J]. Massachusetts: Addison-Wesley, 1986
[52] S. K. Ong, L. Jiang and A. Y. C. Nee. An Internet-Based Vertual CNC Milling System[J]. Mechanical Engineering Department National University of??Singapore, 10 Kent Ridge Crescent, Singapore. 2002(20)
[53] Mamoru Mitsushi, etc. An Open Architecture CNC CAD-CAM Machine System with Data-Base Sharing and Mutual Information FeedBack[J]. Annals of the CIRP, 1997, 46(1): 275-278
[54] M.-Y. Yang, T.-M. Lee and J.-G. Choi. A New Spindle Current Regulation Algorithm for the CNC End Milling Process[J]. Int J Adv Manuf Technol (2002) 19: 473-481
[55] S.-G. Lee and S.-H. Yang. CNC Tool-Path Planning for High-Speed High-Resolution Machining Using a New Tool-Path Calculation Algorithm[J]. Int J Adv Manuf Technol (2002) 20:326-333
[56] X. Li. Real-Time Prediction of Workpiece Errors for a CNC Turning Centre[J]. Int J Adv Manuf Technol (2001) 17: 654-658
[57] Xiaoli Li, R. Du Analysis and compensation of workpiece errors in turning[J], International Journal of Production Research. 2002.40(7). 1647-1667
[58] Kim T, Samrma S E. Toolpath generation along directions of maximum kinematic performance-A first cut at machine-optimal paths[J], Computer-Aided Design, 2002, 34(6): 453-468
[59] Yang S H, Lee S G, CNC tool-path planning for high-speed high-resolution machining using a new tool-path calculation algorithm[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2002, 20(5): 326-333
[60] 朱晓春，数控技术[M]．北京：机械工业出版社，2003
[61] 陈峰，对数控程序正确性的计算机仿真检验[D]，硕士毕业论文，1999
[62] 徐伟主编，数控机床仿真实训[M]，北京：电子工业出版社，2004
[63] 姚习武等，数控代码超前解释的研究与实践[J]，机械与电子 1999年02期
[64] 王爱玲等编著，现代数控原理及控制系统[M]．北京：国防工业出版社，2002
[65] 胡海生、李升亮编著，Visual C++6.0编程[M]．北京：清华大学出版社，2003
[66] 钱能主编，C++程序设计教程[M]．北京：清华大学出版社，2001
[2] (美)迈克·马特森Mike Mattson著，CNC Proogramming Principles and Applications[M]．北京：机械工业出版社，2004
[3] 王爱玲、白恩远等，现代数控机床[M]．北京：国防工业出版社，2003
[4] 刘雄伟等编著，数控加工理论与编程技术[M]．北京：机械工业出版社，2003
[5] 方沂，数控机床编程与操作[M]．北京：国防工业出版社，1999
[6] 李福生，数控机床程序编制[M]．北京：机械工业出版社，1982
[7] 龙伟，数控机床及加工编程[M]．成都：成都科技大学出版社，1994
[8] 高凤英主编，数控机床编程与操作切削技术[M]．南京：东南大学出版社，2005
[9] 孙德茂著，数控机床铣削加工直接编程技术[M]．北京：机械工业出版社，2005
[10] 南雁，基于虚拟数控加工的NC代码翻译[D]，硕士毕业论文，2003
[11] 齐舒创作室编著，Visual C++6.0用户界面制作技术与应用实例[M]．北京：中国水利水电出版社，1999
[12] 余斌，基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D]，硕士毕业论文，2002
[13] 肖田元等，通用NC代码翻译技术[J]，系统仿真学报，1998．10，Vol 10 No5
[14] 张幼军，数控程序的检验与仿真[J]，沈阳工业大学学报，1998年第S1期
[15] 余雅娜，数控加工动态仿真系统代码编译器的研究与实现[D]，硕士毕业论文，2001
[16] 黄江，开放式数控系统程序解释及刀具补偿程序的研究[D]，硕士毕业论文，2002
[17] 张生芳，通用数控代码编译器研究[D]，硕士毕业论文，2002
[18] 王华东，基于DMC的双CPU开放式数控系统开发[D]，硕士毕业论文，2004
[19] 孙宏伟、马玉林，数控加工仿真器加工代码的计算机识别[J]，航空制造技术 2000年05期
[20] 贾合丰 王德权等，一种数控程序编译方法的研究[J]，组合机床与自动化加工技术 2003年12期[21] 沙智华 张生芳等，通用数控代码编译系统研究与实现[J]，中国机械工程2003年09期
[22] 王治森、赵福民等，数控系统加工程序的编译[J]，合肥工业大学学报(自然科学版)2000年01期
[23] 姚习武、朱志红等，Windows平台下数控代码解释系统的研究与实践[J]，机械设计与制造工程 1999年03期
[24] 杨世平、杨湘军等，绞龙类零件数控加工宏程序的开发[J]，组合机床与自动化加工技术 2003年04期
[25] 杨世平、朱中喜等，基于宏指令的规则曲面数控加工程序的开发应用[J]，机械设计与制造 2003年06期
[26] 《实用数控加工技术》编委会编，实用数控加工技术，北京：兵器工业出版社，1997
[27] 伍铁军、周来水、周儒荣，数控仿真的实时真实感图形显示[J]，计算机辅助设计与制造，2000．4，Vol．12 No．4，291～293
[28] 张国彬、林亨等，车削中心数控加工仿真系统程序检查模块的开发[J]，机械设计与制造 2001年03期
[29] 孔振宇、马骏等，线切割数控系统ISO代码解释器的研究[J]，电加工与模具，1997年01期
[30] 郭庆明、黄业清编著，Visual C++高级界面特效制作百例[M]．北京：中国电力出版社，2000
[31] 关颖编著，(FANUC系统实用技术丛书)数控车床[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，2005
[32] Sinumerik 802D数控车床操作编程说明书(车床)
[33] 华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，世纪星车床数控系统(HNC-21／22T)编程说明书，武汉：武汉华中数控股份有限公司
[34] 王松波、张祥永等，采用面向对象技术，对NC程序进行模拟检验[J]，计算机辅助设计与制造 1997年04期
[35] 姜永湖，基于Web的虚拟加工技术研究与开发[D]，硕士毕业论文，2003
[36] 张胜，基于Internet／Intranet数控加工仿真研究与开发[D]，硕士毕业论??文，2001
[37] 李晓平，数控加工仿真系统的研究与实现[D]，硕士毕业论文，2000
[38] 郑人杰、殷人昆、陶永雷．使用软件工程(第二版)[M]．北京：清华大学出版社，1997
[39] [美]Jon Bates，Tim Tompkins著．何建辉，董方鹏等译．使用Visual C++6.0教程[M]．北京：清华大学出版社，2000
[40] 严华峰等编著，Visual C++精彩编程百例[M]．北京：中国水利水电出版社，2002
[41] [美]Michael J．Young著，邱仲潘等译，Visual C++从入门到精通[M]．北京：电子工业出版社，2001
[42] 胡峪、刘静编著，Visual C++编程技巧与示例[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2000
[43] 姚习武等，Windows平台下数控代码解释系统的研究与实践[J]，机械设计与制造工程，Vol 28 No3
[44] 官章全、刘加明编著，Visual C++类库大全[M]．北京：电子工业出版社，1999
[45] 谢明红、林碧，数控加工程序的检验与仿真系统的研制[J]，华侨大学学报(自然科学版)，1999年04期
[46] 葛安庚，网络化制造环境中CAM异构数据的转换与传输[D]，硕士毕业论文，2003
[47] 徐铁军、王金华，Internet一册通[M]．北京：人民邮电出版社，2000
[48] 梁宏宝、杨胡坤等，虚拟加工中NC代码转化技术研究[J]，计算机仿真，2003年第11期
[49] 陈火旺、刘春林等编著，程序设计语言编译原理(第三版)[M]．北京：国防工业出版社，2002
[50] 蒋立源等主编，编译原理(第2版)[M]．西安：西北工业大学出版社，2002
[51] AhoAV, UllmanJD. Compilers Principles Techniques and Tools[J]. Massachusetts: Addison-Wesley, 1986
[52] S. K. Ong, L. Jiang and A. Y. C. Nee. An Internet-Based Vertual CNC Milling System[J]. Mechanical Engineering Department National University of??Singapore, 10 Kent Ridge Crescent, Singapore. 2002(20)
[53] Mamoru Mitsushi, etc. An Open Architecture CNC CAD-CAM Machine System with Data-Base Sharing and Mutual Information FeedBack[J]. Annals of the CIRP, 1997, 46(1): 275-278
[54] M.-Y. Yang, T.-M. Lee and J.-G. Choi. A New Spindle Current Regulation Algorithm for the CNC End Milling Process[J]. Int J Adv Manuf Technol (2002) 19: 473-481
[55] S.-G. Lee and S.-H. Yang. CNC Tool-Path Planning for High-Speed High-Resolution Machining Using a New Tool-Path Calculation Algorithm[J]. Int J Adv Manuf Technol (2002) 20:326-333
[56] X. Li. Real-Time Prediction of Workpiece Errors for a CNC Turning Centre[J]. Int J Adv Manuf Technol (2001) 17: 654-658
[57] Xiaoli Li, R. Du Analysis and compensation of workpiece errors in turning[J], International Journal of Production Research. 2002.40(7). 1647-1667
[58] Kim T, Samrma S E. Toolpath generation along directions of maximum kinematic performance-A first cut at machine-optimal paths[J], Computer-Aided Design, 2002, 34(6): 453-468
[59] Yang S H, Lee S G, CNC tool-path planning for high-speed high-resolution machining using a new tool-path calculation algorithm[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2002, 20(5): 326-333
[60] 朱晓春，数控技术[M]．北京：机械工业出版社，2003
[61] 陈峰，对数控程序正确性的计算机仿真检验[D]，硕士毕业论文，1999
[62] 徐伟主编，数控机床仿真实训[M]，北京：电子工业出版社，2004
[63] 姚习武等，数控代码超前解释的研究与实践[J]，机械与电子 1999年02期
[64] 王爱玲等编著，现代数控原理及控制系统[M]．北京：国防工业出版社，2002
[65] 胡海生、李升亮编著，Visual C++6.0编程[M]．北京：清华大学出版社，2003
[66] 钱能主编，C++程序设计教程[M]．北京：清华大学出版社，2001