DOI: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-576-583


УДК681.5

ПРИМЕНЕНИЕ МОДУЛЬНОГО ПОДХОДА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Зименко К.В., Афанасьев М.Я., Колесников М.В.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Зименко К.В., Афанасьев М.Я., Колесников М.В. Применение модульного подхода при разработке программного обеспечения для оборудования с числовым программным управлением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 4. С. 576–583. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-576-583


Аннотация
Предмет исследования. В работе предложен подход к разработке ядра системы числового программного управления, который подразумевает формирование программного обеспечения из отдельных модулей-блоков, взаимодействующих по унифицированному программному интерфейсу с высоким уровнем детализации, что позволит получить требуемую систему в короткие сроки. Рассмотрена возможность применения доступных открытых систем числового программного управления в качестве основы, что позволит еще больше сократить сроки проектирования. Разработка системы числового управления рассматривается в контексте ее применения на универсальном модульном оборудовании. Метод. Предлагаемое решение основано на многопротокольной системе управления и обеспечивает возможность объединения программных и аппаратных компонентов разных производителей. Также обеспечивается независимость от конкретной платформы. Данная методика позволяет быстро формировать требуемую систему числового программного управления для любого типа обработки или других операций согласно требованиям аппаратной части, а также оставляет широкие возможности для дальнейших модификаций, повышающих эффективность работы оборудования. Результаты. В рамках практической части работы получена программная библиотека планирования траектории инструмента, включающая анализ геометрии, контроль скорости и интерполяцию. Команды для управления выходами и состоянием вхо- дов интегрированы в циклические данные управления приводом и передаются через единый интерфейс. Все полученные модули сформированы независимо, что позволяет встраивать их в другие системы с открытым кодом, а также в дальнейшем модифицировать их для повышения эффективности обработки. Практическая значимость. Работа направлена на повышение экономической независимости малых проектных организаций и предприятий. Предложенный модульный подход в короткие сроки позволит создавать требуемое программное обеспечение для применения его на универсальном модульном оборудовании, что существенно расширит воз- можности быстрого прототипирования и обеспечит оперативное создание опытных партий.

Ключевые слова: числовое программное управление, модульность, модульный подход, интерполяция, контроль скорости, планирование траектории, система с ЧПУ

Благодарности. Работа выполнена в рамках НИР № 619296 «Разработка методов создания и внедрения киберфизических систем».

Список литературы
1. Lee W., Wei C., Chung S.-C. Development of a hybrid rapid prototyping system using low-cost fused deposition modeling and five-axis machining // Journal of Materials Processing Technology. 2014. V. 214. N 11. P. 2366–2374. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.05.004
2. Karunakaran K.P., Suryakumar S., Pushpa V., Akula S. Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2010. V. 26. N 5. P. 490–499. doi: 10.1016/j.rcim.2010.03.008
3. Hur J., Lee K., Zhu-Hu, Kim J. Hybrid rapid prototyping system using machining and deposition // CAD Computer Aided Design. 2002. V. 34. N 10. P. 741–754. doi: 10.1016/S0010-4485(01)00203-2
4. Jeng J.-Y., Lin M.-C. Mold fabrication and modification using hybrid processes of selective laser cladding and milling // Journal of Materials Processing Technology. 2001. V. 110. N 1. P. 98–103. doi: 10.1016/S0924-0136(00)00850-5
5. Amanullah A.N.M., Murshiduzzaman, Saleh T., Khan R. Design and development of a hybrid machine combining rapid prototyping and CNC milling operation // Procedia Engineering. 2017. V. 184. P. 163–170. doi: 10.1016/j.proeng.2017.04.081
6. Grigoriev S.N., Martinov G.M. Scalable open cross-platform kernel of PCNC system for multi-axis machine tool // Procedia CIRP. 2012. V. 1. P. 238–243. doi: 10.1016/j.procir.2012.04.043
7. Ma X.-B., Han Z.-Y., Wang Y.-Z., Fu H.-Y. Development of a PC-based open architecture software-CNC system // Chinese Journal of Aeronautics. 2007. V. 20. N 3. P. 272–281. doi: 10.1016/S1000-9361(07)60044-2
8. Нежметдинов Р.А. Программно-реализованный логический контроллер – инновационный продукт для автоматизации технологического оборудования // Инновации. 2016. № 8(214). С. 99–103.
9. Grigoriev S.N., Martinov G.M. Research and development of a cross-platform CNC kernel for multi-axis machine tool // Procedia CIRP. 2014. V. 14. P. 517–522. doi: 10.1016/j.procir.2014.03.051
10. AlGeddawy T. A new model of modular automation programming in changeable manufacturing systems // Procedia Manufacturing. 2017. V. 11. P. 198–206. doi: 10.1016/j.promfg.2017.07.224
11. Wiendahl H.-P., ElMaraghy H.A., Nyhuis P., Zäh M.F., Wiendahl H.-H., Duffie N., Brieke M. Changeable manufacturing – classification, design and operation // CIRP Annals–Manufacturing Technology. 2007. V. 56. N 2. P. 783–809. doi: 10.1016/j.cirp.2007.10.003
12. Chiriac N., Hölttä-Otto K., Lysy D., Eun Suk S. Level of modularity and different levels of system granularity // Journal of Mechanical Design. 2011. V. 133. N 10. P. 329–339. doi: 10.1115/1.4005069
13. AlGeddawy T., ElMaraghy H. Optimum granularity level of modular product design architecture // CIRP Annals–Manufacturing Technology. 2013. V. 62. N 1. P. 151–154. doi: 10.1016/j.cirp.2013.03.118
14. Suh S.-H., Kang S.-K., Chung D.-H., Stroud I. Theory and Design of CNC Systems. Springer Science & Business Media, 2008. 456 p. (Springer Series in Advanced Manufacturing)
15. Афанасьев М.Я., Федосов Ю.В., Крылова А.А., Шорохов С.А. Применение микросервисной архитектуры при проектировании промышленного оборудования с числовым программным управлением // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 1(113). С. 87–97. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-87-97
16. Deng C., Guo R., Zheng P., Liu C., Xu X., Zhong R.Y. From open CNC systems to cyber-physical machine tools: A case study // Procedia CIRP. 2018. V. 72. P. 1270–1276. doi: 10.1016/j.procir.2018.03.110


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2020 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика