嵌入式Linux差分插补数控系统关键技术研究

【摘要】： 插补精度是数控系统的重要指标,它决定了数控系统的性能优劣和功能强弱。传统的数控技术存在着巨大的缺陷,越来越不能适应数控技术发展的需要。传统插补方法均以直线、圆弧为主要插补对象。虽有少量研究涉及非圆曲线的直接插补,但缺乏统一的算法。系统平台的实时性、稳定性直接影响着数控产品的性能,Linux操作系统是多任务系统,具有源代码开放、稳定性好、优秀的内存管理以及强大的网络功能等特性,能很好的满足开发数控系统的需求。当前市场上已有的数控系统大都是基于DOS或Windows/NT系统开发的。为此,基于Linux平台对二次曲线统一插补进行深入研究,主要包括: (1)综述了数控技术的发展概况,在研究基于DOS、Windows和Linux开发数控系统的技术路线的基础上,给出了嵌入式Linux数控系统开发的关键技术。 (2)分析了实现Linux实时性的方法,重点介绍了RTAI的特征及实现原理,采用RTAI内核对Linux进行实时化改造,对Linux系统进行了适当的裁减,使之适合于嵌入式数控系统的要求;根据RTAI的编程机制和数控系统的特点,给出了嵌入式Linux差分插补数控软件的模块化设计方案。 (3)研究了传统逐点比较数控插补算法。成功开发了运用差分插补方法实现用统一的运算框图完成直线、圆弧、椭圆、双曲线、抛物线的直接插补数控系统。 (4)给出了一种面向差分插补数控系统平台的NC代码解释器。针对差分插补所需要的特殊数据格式,解释器完成NC代码词法和语法检查,计算曲线加工计数长度,并初始化差分插补代码参数,将标准NC代码格式转化为满足差分插补需要的数据结构和格式。