[发明专利]基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统及方法

权利要求书

1.基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统，其特征在于，包括具有以太网通信模块的工业计算机，其基于EtherCAT总线与EtherCAT总线伺服驱动器和/或EtherCAT总线IO模块连接，以实现数据交互与控制；

该工业计算机搭载具有Xenomai实时内核的Linux操作系统，于该Linux操作系统上运行有用于多通道加工控制的数控软件，该数控软件具有对一个通道或同时对多个通道的进行操作或参数设定的操作界面；

该数控软件执行基于工业PC的多通道多轴联动的数控方法，包括：

S21，在数控软件中搭建立人机交互系统以供用户编写加工程序和设置加工参数，该人机交互系统 具有对一个通道或同时对多个通道的进行操作或参数设置的操作界面；

S22，在数控软件中搭建运动控制系统以根据加工程序执行编译、插补运算及生成对应的动作指令，其具有连接并驱动伺服驱动器与PLC的两路输出；

S23，在PLC上搭建逻辑控制系统以实现机床的开关量输入与输出控制；

S24，在各通道的插补动作前进行多通道协同控制，根据设定的任务定时器与信号量进行各通道任务间的等待与切换；

多通道协同控制包括通道间同步控制和运动轴同步控制；

通道间同步控制包括：

S31，定义用于等待识别的代码指令M，代码指令M中包括有地址符P；

S32，当检测到代码指令M时，将各代码指令M中的地址符P值相加获得判断值，由该判断值唯一指向需等待的通道编号集；其中，该地址符P为二进制值，每个地址符P具有n个数值位，并有且只有一个数值位为“1”，其余数值位为“0”；

运动轴同步控制包括：

S41，设定有主动轴以及与该主动轴保持同步的若干个从动轴，对该主动轴设定移动通道间同步控制步骤命令，将同步将移动命令转发至从动轴，从而令该从动轴与主动轴保持同步；

S42，若当前处于轴同步中且主动轴与从动轴在同一程序段时，则忽略从动轴的移动命令，仅执行主动轴的移动命令并将主动轴的移动命令拷贝到从动轴中。

2.根据权利要求1所述的基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统，其特征在于，该数控软件包括人机交互模块、运动控制模块和逻辑控制模块，这些模块由软数据总线连接并通信；

该人机交互模块基于工业计算机实现输入/输出，用于供用户设定加工程序和参数；

该运动控制模块根据加工程序执行编译、插补运算及生成对应的动作指令；

该逻辑控制模块用于机床的开关量输入与输出控制，采集机床主轴编码器，控制机床电气。

3.根据权利要求2所述的基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统，其特征在于，该人机交互模块包括有文件编辑模块、文件管理模块、加工操作模块、刀具偏置设置模块、参数设置模块和诊断维护模块，其中：

该文件编辑模块和文件管理模块为各通道所共用，该文件编辑模块用于对加工程序的编写，该文件管理模块用于标识当前加工程序运行于哪个通道上；该加工操作模块、刀具偏置设置模块、参数设置模块分别用于独立运行各通道加工程序、设置与修改各通道刀具偏置及参数。

4.根据权利要求2所述的基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统，其特征在于，该运动控制模块包括用于对于将加工程序解释成相应的数据指令的译码解释模块，以及根据数据指令进行运算处理并产生控制指令的实时控制模块。

5.根据权利要求4所述的基于工业PC的多通道多轴联动的数控系统，其特征在于，该译码解释模块执行译码、路径规划、刀具半径补偿和空间变换操作，该实时控制模块用于根据数据指令执行速度规划、粗插补运算、FIFO、逆运动学变换、精插补运算、精度补偿以及PID控制操作。