[发明专利]多维激光切割设备的数控系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控系统技术领域，具体地说，涉及一种多维激光切割设备的数控系统及其控制方法。

背景技术

数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为(Numerical Control System)，根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和电气开关量。

目前基于多维激光切割设备的数控系统主要有以下5种结构：

1、专用结构，这种结构以FANUC和SIEMENS两大公司为代表，其优点是系统整合较好，具有较高可靠性，缺点是开放性和扩展性不好；

2、PC嵌入CNC系统，FANUC160、SIEMENS840是这种结构数控系统的典型，这种系统开放性有所提高，但硬件成本也相对增加；

3、CNC专用模板嵌入PC，这种系统由CNC完成基本数控功能，由PC机完成过程控制、模式控制等高级控制功能，增强了整个数控系统的功能，典型的代表是PC加美国Delta Tau公司的PMAC；

4、通用接口板+PC，这种结构硬件比较简单，控制比较灵活，开放性较好；

5、软件CNC系统，这种系统的最大特点就是用软件代替硬件，完成大部分控制功能，设置包括一些专门的控制信号产生也有软件来模拟完成，这种系统的硬件只包括一些最基本的I/O模块。

上述的数控系统大多采用封闭、专用的体系结构，通常是面向应用和物理设备进行设计的，具有某种专用的功能。这种类型的数控系统虽然具有结构简单、成本低等优点，但随着数控技术的发展，正暴露出越来越多的弊端。如在封闭式结构的系统中，整个程序基本上已经定型，它只能为当前设备所服务，如果设备工艺改变或是要开发新的设备，要在原有程序上进行改进，困难相当大，因此一般只能由系统制造商从头开始设计新的系统，不能方便地利用已有的技术；系统制造商重复研究、设计相同或相似的数控软件，造成大量的人力、物力的浪费。

发明内容

本发明为了解决现有基于多维激光切割设备的数控系统由于采用封闭、专用的系统结构，导致当设备工艺改变或是要开发新的设备时，要在原有程序上进行改进难度较大的问题，提供一种通用性强的多维激光切割设备的数控系统及其控制方法。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一方面，一种多维激光切割设备的数控系统，其特征在于，包括：

核心管理模块，其根据激光切割所需的维数，生成与维数相同的多个一一对应的命令解释模块和执行模块，并将用户应用程序命令以命令队列的方式分配到每个命令解释模块；

命令解释模块，每个命令解释模块对应激光切割的一维，对自身所对应维的用户应用程序命令队列中的当前命令进行解释，并向与自身一一对应的执行模块持续发出与当前命令相应的执行指令；

执行模块，每个执行模块根据自身一一对应的命令解释模块的执行指令，对外界设备进行该执行模块所对应维的相应操作。

本发明中，当多维激光切割设备的数控系统需要多维联动时，核心管理器在需要联动的维所对应的至少两个命令解释模块的命令队列中插入至少一个相同编号的同步命令，核心管理模块进一步生成管理上述同步命令的同步管理模块，同步管理模块在所有命令解释模块执行完相同编号的同步命令后，使所有命令解释模块同步执行各自命令列队中的后续命令，否则禁止先执行完相同编号同步命令的命令解释模块执行其命令队列中的后续命令。

为了实现多序列多维联动，所述同步管理模块至少为两个。

本发明中，为了避免由于数据量十分庞大，频繁的数据交换导致降低系统的运行效率，用户应用程序命令以命令队列的方式分配到每个命令解释模块的过程中，采用上下两层FIFO缓冲区，用户应用程序把生成的命令和参数送到尺寸较大的上层FIFO缓冲区内，通过另一个辅助线程把缓冲区内的内容送到下层FIFO缓冲区，命令解释模块从下层FIFO缓冲区读取当前命令。

本发明中，为保证命令解释模块有效安全地工作，它使得解释模块可以在不同的状态之间进行转移，并根据状态的不同进行不同的操作，命令解释模块采用有限状态机。