[发明专利]一种计算机数控领域的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机数控领域，特别涉及一种计算机数控领域的建模方法。

背景技术

计算机数控系统涉及到机电、电子、软件以及控制等多个学科，传统的开发方法是单个应用系统的软硬件开发分开进行。这种开发方法普遍存在着可重用性程度低、开发效率低、非功能属性无法保证以及系统集成测试困难等问题。

软件复用被认为是解决软件危机的有效途径，由于特定领域的内聚性和稳定性的特点，软件复用在特定领域的应用更易获得成功。在软件工程界，基于构件的软件工程、领域工程等推动了软件复用的发展。但是在针对特定领域的应用中，均存在以下几个问题：

1)如何合理选取视角来剖切该领域空间并映射到多视图平面？

2)如何合理捕获领域特征并描述领域构件及其相互关系？

计算机数控系统中，功能属性和非功能属性(如可靠性、实时性等)同等重要。由于计算机数控领域的复杂性，如何在领域模型中合理描述系统的功能和非功能属性，并能实现在系统开发的前期做到功能和非功能要求的验证，是一个值得关注的焦点。

国内外有学者针对计算机数控进行建模和分析做出了有益的探索，但是模型大多局限为开发人员交流时的对象，模型验证和代码自动生成并没有涉及到。计算机数控领域缺乏适用、高效的建模方法。

发明内容

本发明的目的在于克服当前计算机数控领域开发方法上存在的上述问题，提供一种基于VFC(视图-特征-构件)的计算机数控领域的建模方法，VFC是视图(View)、特征(Feature)、构件(Component)英文单词首个字母的简称。本发明采取多视角的方式剖切领域空间，并映射到相应的多视图平面，在视图容器里依据特征建立相应的领域元模型，包括构件的交互和组合的描述，系统组成的描述，系统结构及行为的描述，系统功能和非功能属性的规约。

为实现上述目的，包括以下步骤：

(1)分别选取不同的视角针对计算机数控领域进行分析，所述视角包括三种：结构视角、系统视角、功能非功能视角。视角是指从不同的角度出发来观察和剖切领域空间。是CNC领域分析的依据，并和视图形成一一映射关系。所述视角包括三种：系统视角，结构视角，功能非功能视角。

(2)依据步骤(1)中选取的不同视角捕获计算机数控领域的特征后，映射成相应的多视图，所述视图包括三种：结构视图、系统视图、功能非功能视图；视图是计算机数控领域的一个片段或者切片，是从不同视角出发得到领域空间的区域投影平面和装载容器。其中结构视图分为回零视图、手动视图、手轮视图、编辑视图、录入视图以及自动视图。功能非功能视图分为运动控制视图和PLC逻辑控制视图。

(3)以数控构件特征为依据描述计算机数控领域构件；构件是组成计算机数控系统的功能单元，特征是构件的固有属性，在视图中依据特征对构件及其组合进行描述和规约并完成元建模。

(4)在步骤(2)的相应视图容器中，以步骤(3)的构件为基础完成构件之间组合和交互关系的规约，并进行元建模；元建模完成后通过元模型解释器生成面向计算机数控领域的建模语言，依据该建模语言可进行用户模型的搭建。

(5)依据步骤(4)构建的计算机数控领域元模型经过元模型解释器生成计算机数控领域建模语言，所述的计算机数控领域建模语言为可视化、图形化的建模开发环境，具备计算机数控领域特定的语法和语义空间；

(6)应用步骤(5)生成的计算机数控领域建模语言，在系统视图中建立系统平台和数控系统开闭环模型，在结构视图中建立数控管理软件模型，在功能非功能视图建立运动控制和PLC控制模型，完成数控系统应用模型的建立；

(7)通过模型验证实现应用模型的功能非功能属性验证，通过模型解释器实现代码的自动生成，并可编译成数控系统。

与现有技术相比，本发明提供的方法具有如下优点：本发明针对计算机数控领域建立建模环境，能实现模型级的功能和非功能验证，并实现代码自动生成。该方法能提高数控系统可靠性以及开发效率，能保证数控系统实时性等非功能属性，是计算机数控领域开发的一种新的建模方法。

附图说明

附图1为本发明的CNC系统建模开发流程示意图；

附图2为本发明的VFC建模方法示意图；

附图3为本发明的系统视图开闭环子视图；

附图4为本发明的系统视图CNC平台子视图；

附图5为CNC人际交互软件建模示意图；

附图6为运动控制建模示意图；

具体实施方式：