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基于软件重用技术的开放式数控系统研究与开发

戴晓华  
【摘要】: 计算机数字控制技术是从20世纪70年代开始发展起来的机床控制新技术,它综合了计算机、自动控制、电气传动、测量和机械制造等各种技术,是计算机集成制造系统(CIMS)和工厂自动化(FA)的关键技术之一,是振兴国家机床行业、增强制造业国际竞争能力的基础。 为了克服传统的封闭式数控系统的诸多缺点,开放式数控系统已经成为当前研究的热点。此类系统常采用“NC嵌入PC”结构,由开放体系结构运动控制卡+PC机+CNC软件构成。在此基础上我们提出可重构数控系统的新思路,利用软件工程中的软件重用、软件模块化以及组件的思想来构建数控系统软件,以提高CNC软件的重用性和互换性。 为了实现数控系统软件的重用,本论文对软件重用技术进行分析,重点研究了组件对象模型(COM)。结合数控系统的功能需求,对采用COM组件技术进行数控系统软件开发的方法进行研究,提出采用COM组件技术开发数控系统软件,以方便数控系统软件的重构。 论文共分为七章。第一章简要介绍了数控加工的基本原理、开放式数控系统的研究意义、开放式数控系统国内外研究现状以及本论文的主要研究内容。 第二章对基于Windows系统开发数控系统的若干关键技术(包括CNC软件的结构、插补算法、刀具补偿算法以及系统实时性等)进行了深入研究,提出了解决办法。 第三章重点对基于组件的软件重用技术进行了深入探讨,分析和比较了当前比较流行的三种组件模型COM、CORBA和JAVABEANS,并选定COM作为数控系统软件的接口协议,给出了在VC环境下开发COM组件的具体实例。 第四章通过分析数控系统软件的功能需求,提出了基于组件的数控系统软件集成方法。采用COM技术,开发了若干可重用的数控软件组件,探讨了组件的存储、查询和修改机制。 第五章针对所开发的三维铣床数控系统,介绍了系统的总体方案和编码实现。并结合软件重用技术,在可重用组件库基础上快速开发了车床数控系统原型。 第六章通过在所开发的数控系统上进行加工实验,以验证系统的可行性。实验结果证明,基于软件重用技术开发数控系统软件的方法是可行的,可以从一定程度上实现开放式数控系统的重用性,互换性。 第七章总结本文研究所取得的主要结论,并提出了今后进一步研究应解决的主要问题。


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