[发明专利]一种基于Linux的开放式数控系统的STEP-NC译码器开发方法

权利要求书

1.一种基于Linux的开放式数控系统的STEP-NC译码器开发方法，其特征在于，包括对STEP-NC译码器的读取模块、数据映射模块、储存模块、规划模块的开发；所述读取模块能够读取STEP-NC程序文件；所述数据映射模块能够建立STEP-NC代码的数据结构映射原则，定义数据类型映射关系；所述储存模块能够将EXPRESS语言描述实体映射并储存为C++语言描述的类；所述规划模块能够规划出包含坐标值和方向向量信息的刀具轨迹，用于开放式数控系统的运动控制模块实现插补运算处理；

所述STEP-NC译码器能够通过Qt Creator 4.5.3跨平台集成开发环境IDE作为开发工具，将STEP-NC译码器作为一个可配置的NC译码方案集成于自主开发的数控系统中，实现STEP-NC代码和G/M代码的译码方式可配置；

所述STEP-NC译码器能够实现STEP-NC代码程序的读取、并提取出与数控加工的相关信息；

所述STEP-NC译码器译码得到的数控加工数据信息，能够被开放式数控系统获取，并由开放式数控系统的运动控制模块进行插补运算处理，实现对ISO 14649标准中定义的2.5D制造特征的数控加工；

所述STEP-NC译码器的译码方式包括如下步骤：

步骤S1、读取模块读取数控代码文本文件，判断读入的文本文件是否为STEP-NC程序文件；如果是，则提取STEP-NC程序文件中的数据程序段代码，并将其转化为可被开放式数控系统利用和操作的数据格式；

步骤S2、通过对EXPRESS语言和C++语言的数据结构和数据类型进行分析，在数据映射模块中建立数据结构映射原则，定义数据类型映射关系，为实现储存模块的映射提供基础；

步骤S3、储存模块通过调用数据映射模块中所建立的映射关系，将读取模块读取到的数据程序段代码映射并储存为相应的C++类对象；

步骤S4、规划模块通过访问储存模块生成的类对象，根据类名提取与走刀轨迹规划相关的特征类数据，获得包括几何特征、加工策略的刀具轨迹规划相关信息，生成包含刀具轨迹坐标值和方向向量信息的加工程序队列，再送入开放式数控系统的运动控制模块中实现插补运算处理；

所述步骤S4中，对刀具轨迹规划的具体步骤为：

步骤S41、读取STEP-NC程序中包括制造特征实体、加工特征实体、加工操作实体的实体，译码获得包括加工特征、几何轮廓、加工策略、坐标系相对关系的数控加工信息；

步骤S42、根据译码获得的开放式数控系统的坐标系相对关系，以机床坐标系作为机床的固有定位坐标系，确定装夹坐标系、工件坐标系和特征坐标系相对机床坐标系的原点坐标偏移量和坐标轴方向矢量，通过坐标变换获得这三个坐标系的表示方法，建立坐标变换矩阵；

步骤S43、根据译码获得的开放式数控系统的加工特征、几何轮廓、加工策略，规划出STEP-NC程序的刀具轨迹行程的各拐点的坐标值和方向向量，并通过坐标变换矩阵，获得刀具轨迹在数控机床上的轨迹点坐标值和方向向量。

2.根据权利要求1所述的一种基于Linux的开放式数控系统的STEP-NC译码器开发方法，其特征在于，所述步骤S42中装夹坐标系、工件坐标系和特征坐标系相对机床坐标系的坐标变换矩阵为：

其中，[X_M，Y_M，Z_M]^T为新坐标系各点相对于机床坐标系的坐标偏移量，分别为机床坐标系X、Y、Z轴的方向矢量：[1，0，0]^T、[0，1，0]^T、[0，0，1]^T，分别为STEP-NC代码实体中获得的新坐标系相对机床坐标系的X、Y、Z轴方向矢量，[X_N，Y_N，Z_N]^T为将要建立的新坐标系中各点的坐标值，[X_O，Y_O，Z_O]^T为平移变换矩阵，即新坐标系原点相对机床坐标系的坐标值。