基于CORBA的组合机床分布协同设计.pdf

机电工程技术2007年第36卷第08期机电工程技术!#年第$%卷第&期图1分布协同设计系统框架基于CORBA的组合机床分布协同设计漆军1,胡晓岳2(广东机电职业技术学院,广东广州510515)收稿日期:20070510摘要:本文就组合机床的分布协同设计工作进行了论述,重点讲述了基于CORBA的分布协同设计系统框架及其构成,项目协同管理、协同计算与仿真、数据访问三种关键技术的解决,特别对分布状态下的互操作问题进行了详细的说明。关键词:组合机床；分布；协同设计；CORBA中图分类号:TG65文献标识码:A文章编号:1009-9492(2007)08-0037-031引言在组合机床的设计中,任务量比较大,设计任务常常被分解到多个单位,需要不同地域、不同设计人员的共同参与与协同工作才能完成。以前,对于不同单位的协同工作,常常是通过电话、出差、传真、电子邮件等手段进行沟通,经常出现沟通不畅等问题,出差又往往影响项目进程,而且也只能解决一个阶段出现的问题。设计中的问题是随时出现的,问题的拖延大大影响了项目的进度、控制和质量,有时甚至造成返工。因此,本文介绍了一种分布协同设计技术,以克服上述问题。此协同设计技术是利用网络把不同单位的设计人员连接起来,使他们共处在一个虚拟的设计环境中,交流、计算、探讨以及仿真检查。项目负责人也通过它建立项目组织结构、流程、项目进度计划和分项目之间的接口等,随时了解项目的进展情况以及出现的问题。特别是设计人员可以通过该工具互相探讨不同的设计参数对机床的影响等,以便快速得出合理的设计结果。不同单位使用的软件千差万别,应用软件二次开发语言也不同,硬件也有差异,因此本文利用CORBA作为分布协同设计的集成技术。CORBA即公共对象请求代理体系结构,是对象管理组织(OMG)定义的一种面向对象应用程序体系规范。该组织的任务是用基于对象的技术建立一种体系结构和一组规范,使分布式异构环境下的应用对象能集成起来,实现分布异构的应用程序的可重用、可移植、互操作。由于CORBA的易扩展性和跨语言、跨网络协议以及跨软、硬件平台的特性,近年来它成为跨平台的主流技术。CORBA把客户机和服务器分离开来,限制它们只用一种称为“请求”的消息来通信。对象请求代理(ORB)为系统中的所有对象提供了通信中枢,提供了对象间流动所需的通路。ORB使分布程序开发人员不再需要考虑底层通信机制和调用对象所处的位置等细节,只需编写应用程序的接口,并在客户机和服务器上运行即可1。而且,有ORB作中介,客户机和服务器之间不再是传统一对一的关系,而是多对多的关系。根据请求和被请求关系,任何计算机既可作客户机,也可作服务器。这使得协同设计中多个设计人员之间的交流更加灵活。2组合机床的协同设计框架为了实现组合机床的协同设计,采用了图1所示分布协同设计系统框架结构2。从框架结构可以看出,整个架构分为5层。其中计算研究与开发37机电工程技术2007年第36卷第08期机电工程技术!#年第$%卷第&期机硬件和网络环境层为最底层,它是计算机资源的物理连接层,含有大容量中心数据库、系统安全和物理网络等。再上一层是对象请求代理(ORB)层。为了屏蔽不同设计部门应用软件、硬件、开发语言的差异,本文采用基于CORBA规范的ORB中间件作为集成工具,提供数据和信息的逻辑连接,另外,此层还含有Web服务器、对象服务器和对象数据库管理系统。消息分发层主要用于广播服务、确定并分发各种协同事件。消息分发层上是应用层,它主要包括三部分:项目团队管理、协同计算与仿真、产品数据。每一部分都和消息分发层有单独的接口。项目管理部分包含视频会议、信息共享工具、Web浏览等；协同计算与仿真主要用于设计参数计算、三维模型的协同浏览与产品仿真；产品数据存储各设计人员的三维产品数据、仿真数据以及项目管理数据等,参与协同设计的单位都设有该数据库。最上一层是用户接口,每位协同设计用户在此与协同设计系统连接。3组合机床协同设计中的技术关键(1)项目管理机制的协同在组合机床设计项目中,常常涉及到大量项目信息和项目的控制。如项目方案、工作分解、项目计划、各项目之间接口的确定、阶段评审、风险控制、进度控制、质量控制等。对于地理分布的项目团队管理,必须让各地设计者充分、迅速地了解这些项目管理信息,以便有计划、无误地开展设计工作。本文采用以Web浏览和网络视频会议为主要手段,解决地域分布的项目管理协同问题。主要项目管理信息存储在中心数据库中,项目经理和项目子成员的项目工作信息根据项目进展进行实时更新,各成员通过对中心服务器的访问,保证项目组成员每天能获得最新信息和项目要求。深入细致的项目及时沟通,采用网络视频会议解决。(2)分布协同计算与仿真组合机床设计时,常进行大量的计算以确定一些主要设计参数,而这些参数需要相关设计员之间及与设计主管之间协商,才能确定。对于分布环境中的设计人员,必须提供分布协同计算机制以支持处于分布状态的设计人员之间的这种协商。根据实际需要,本文的分布协同计算机制主要解决计算过程在不同设计人员计算机上的实时演示,共同协商计算参数设置及验证计算过程。参数确定后,需要进行产品的三维造型,并协同仿真产品的装配及运动,以验证产品设计的合理性。在分布条件下,这种协同仿真必须实时才能达到效果。分布环境下的实时协同计算与仿真,是组合机床协同设计需要解决的重要问题。首先,为保证设计人员之间协同的同步进行,分布协同计算与仿真需解决的是实时问题。计算与仿真环境的分布有两种结构3,集中式和复制式。集中式是将计算与仿真环境放在中心服务器中,对环境实时操纵和协同处理都通过中心服务器来管理。复制式是将计算、仿真环境和管理系统放置到各主机上。从目前来看,网络带宽的瓶颈依然存在,各地协同设计人员的网络环境差异也很大,而且计算与仿真的数据量又相当庞大,因此,本文采用了第二种方式复制式方法。即将各种计算、仿真软件和计算、三维数据放在分布环境中各设计人员的主机上,协同操作时相互传递的只是命令消息,网络传输的数据量大大减少,从而实现计算与仿真的实时进行。其次,分布协同计算与仿真需解决分布协同操作问题,CORBA技术提供了方法。计算与仿真中所用的全部操作,如计算中的软件调用、参数设置、计算等操作；仿真中的移动、配合、运动等操作,都被编成IDL(In-terfaceDefinitionLanguage)接口4,在客户和服务器端分别用和ORB相应的编译器编译,分别得到接口存根(Stub)和接口框架(Skeleton)。而后,在服务器端的对象中加入相应的软件操作调用程序。最后,运行客户程序和服务程序,客户请求ORB确定服务器位置并建立联系,创建服务器端可移植对象适配器,操作对象引用被返回到客户程序。当点击协同计算、仿真软件控件或操纵鼠标激活某一操作时,此操作命令作为请求被接口存根发送,通过ORB传到服务器,根据操作相应的对象引用确定服务器端的操作,并由接口存根调用该操作。客户和服务器程序可以同时存在一台主机上,根据请求的不同,而运行不同的程序,一台主机既可做客户机也可做服务器,方便协同互操作。图2为各分布协同计算的软件界面。(3)数据访问在组合机床的协同设计过程中,要涉及到大量项目数据、计算数据、仿真数据等的调用,而这些数据分布在不同的数据库,这需要灵活的数据库访问能力,而且,从协同仿真分布,协作范围大的特点来看,传统的二级客户机/服务器结构已不能适应要求。图2分布协同计算软件界面研究与开发38机电工程技术2007年第36卷第08期机电工程技术!#年第$%卷第&期据存储。此液晶显示器可以方便地显示字符及汉字,也可显示图形,美观大方。与处理器接口方面,液晶数据线D0-D7分别与微处理器的P3.0-P3.7相联,控制线WR、RD、RESET则分别跟微处理器的WR、RD、RESET相联,便于控制。根据清分机功能,键盘部分需要用到13个按键来进行操作,这里我们采用线路反转法在P4口扩展了一个4*4的键盘,从而提高了端口的利用率。5整机软件设计纸币清分机开机后首先经过自动检测,如果有异常将会通过图形界面及文字提示故障所在,便于维护。然后,清分机会根据用户的设定进行各传感器信号采集；当采集完成后,系统会自动进入识别模式进行各种识别。最后,识别的结果会通知导钞系统进行出钞口选择从而将ATM配钞、再流通钞及非流通钞区分开。其软件流程如图5。6结语纸币清分机集钞票真伪辨别、面额识别、面向、朝向清分等功能于一体,能高效地实现ATM配钞、流通钞票、非流通钞票的自动分选,界面友好,操作维修方便,适用于银行纸币回收清分,ATM配钞分选中心等场所,可大大提高分选效率,节省钞票清分时间和成本,经多家银行试用,反馈效果良好。参考文献:1何佳兵.一种采用霍尔传感器的钞票厚度识别装置J.机电工程技术,2006,(8):164-166.2赵茂泰.智能仪器原理及应用M.北京:电子工业出版社,1999.第一作者简介:何佳兵,男,1965年生,湖北武汉人,大学本科,高级工程师。研究领域:机电产品研究开发和技术管理。已发表论文4篇。(编辑:梁玉)图5纸币清分机系统设计流程图组合机床的协同设计是基于CORBA的分布对象技术,采用现在被广泛接受的三层体系结构:客户层,中间层(即图1中ORB层),资源层。此技术不但能解决客户机的过“胖”问题,简化客户机的配置,而且通过多个对象服务器间平衡负载,使数据库能连接更多客户机,通过对象服务器,设计人员可以方便地获得各种数据库中数据。在此结构中,客户机通过Web或遵循IIOP协议的ORB中间件向对象服务器发出请求,对象服务器访问后端数据库,然后将结果返还给客户机。4结语通过在组合机床的设计中采用分布协同设计技术,极大增强了设计人员之间的沟通,降低了设计和制造成本,缩短了组合机床的设计周期；根据实施的情况来看,与传统设计相比,周期缩短2个月,减少成本12%。参考文献:1匡文源,吴泉源,刘江宁.分布式对象管理结构CORBA与DCOM的研究J.计算技术与自动化,1998,17(3).2MillerVT.HybridHeterogeneousHierarchicalModelforSystemSimulationJ.InternationalJournalinComputerSimulation,1995,5.3李群,王维平,朱一凡,等.协同仿真方法研究J.系统仿真学报,1999,11(5):351-357.4MichiHenning,SteveVinoski.基于C+CORBA高级编程M.北京:清华大学出版社,2000.第一作者简介:漆军,男,1969年生,湖北潜江人,硕士,高级工程师。研究领域:协同设计、数控技术。已发表论文3篇。(编辑:梁玉)(上接第31页)研究与开发39116Abstracts(HangzhouVocational&TechnicalCollege,Hangzhou310018,China)(GuangdongVocationalCollegeofMechanical&ElectricalTechnology,Guangzhou510515,China)(GuangzhouInstituteofRailwayTechnology,Guangzhou510430,China)(1.HubeiWaterResourcesTechnicalCollege,Wuhan430070,China；2.HunanUniversityofTechnology,Zhuzhou412000,China)(CETCNo.7ResearchInstitute,Guangzhou510310,China)(GuangdongUniversityofTechnologyInformationEngineeringCollege,Guangzhou510006,China)(SecondTechniqueSchoolofShantou,Shantou515041,China)(TheSecondArtilleryEngineeringCollege,Xian710025,China)(BeijingInstituteofStrengthandEnvironmentEngineering,Beijing100076,China)(GuangxiHydraulicandElectricPolytechnic,Nanning5300219,China)Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Abstract:Keywords:Theprincipleofinductionheatingandthecharacterofcontrolsystemforinductionheatingfurnaceareintroduced.AimingattheShortageoforiginalcontrolsystem,anewcontrolsystemisproposed,whichisbasedonafullyintegratedmixed-signalSystemonChip.Byusingthissystem,thereal-timecharacterandcontrolprecisionarebothimprovedandthecostisreduced.inductionheating；controlsystem；SOCThisarticlediscussesadistributedcollaborativedesignaboutcombinedmachine.ThepriorityrelatestosystemskeletonofCORBA-baseddistributedcollaborativedesignandthreekindsofkeytechnologiesaboutcollaborativeprojectmanagement,calculationandsimulation,datavisiting.Especially,binedmachine；distributed；collaborativedesign；CORBATheVHDLisahardwaredescriptionlanguagewhichisusedtodesignandtestthedigitalsystem.Thefunctiongeneratordesignusesthetopdownsystemdesignmethod.Itusestheexploitationenvironmenttocompile,integration,andwaveformsimulation,andthendownloadtotheCPLDapparatus.Itusesthemodularizationdesign.Ifweneedamendorincreasesomefunctions,wejustneedamendtheVHDLprogram,anddonotneedamendthehardwarecircuit.Itimplementsthesoftwareonthedigitalsystemhardware.VHDL；functiongenerator；layerdesign；waveformsimulationAccordingtothemotioncontrolcharacteristicofbevelwheelCNCshaping,thispaperbringsforwardconceiveofDSPchipmultishaftmotioncontroltheorybothinhardwareandsoftware.Italsobringsforwardamethodofmanufacturingbevelwheelwiththeuseoftotaldigitizedgearshaping.bevelwheel；gearshaping；motioncontrol；DSPchipIftheelectromagneticcompatibilityneedofhexahedralframestructureelectronicequipmentishigh,theelectromagneticcompatibilitydesignwillbeveryimportant.electronicequipments；electromagneticcompatibility；shieldingmeasureAimedatthecharacteristicsandrequirementsofthethreecourses,whicharehydraulictransmission,electricdriveandPLCprincipleofmeasurementandcontrolprofession,wedesignanintegratedexperimentaldevice.Tegratedexperimentaldevice；hydraulictransmission；electricdrive；PLC；measurementandcontroltechnologyTimingresponderplaysagreatroleincompetition,itcanjudgethefirstresponderquickly,fairlyanddirectly,itshowsthefirstresponderbytheindicatinglamp,digitaldisplayandwarningbuzzerandsoon.Thisarticleintroducesthedesignofdigitaltimingresponderwithitsprogramdesignsimplify,finishbyPLCladderpicture,useSWOPC-FXGP/WIN-Csoftwaretoeditprogramandsynopsistoverificatefunction.Itgreatlyappliestomanycompetitions.PLC；timingcontrol；alarmfunction；timingfunction；digitaldisplayInthispaper,thetestingtheoryofthepiezoelectricitytransducerisintroducedandamissilevibrationaccelerationexaminationsystemisdesigned.Theprocessofthesoftwarebasedonthehardwareisdescribedandtheenergyfilterisusedtoimprovethequalityofthesignalfromthetransducer,andtheadvantageofthepiezoelectricitytransducerLC0111intheusingofmissilebodyvibrationpiezoelectricitytestingandtheapplicationofthetechnologyisreferred.grafting；energyfilter；alarmOverloadprotectorisamechanismthattoensureloadnottoexceedthelimit.Iftheloadexceedthepermissiblevalue,thisdevicecancutofftransmissionimmediately,itsreactionistimelyandmoresafetyanddependable.Thiskindofdeviceusuallyusedinthetransmissionsystemwithbigshockandoverload,suchasmachinetool,packingmachine,minemachine,agriculturemachine,spinningmachine,etc.Inthisarticle,twokindsofdevicesthatIhavedesignedareprovidedtoeveryoneforreference.overloadprotection；ratingload；steelballMechanicalHandisthesimplesttwo-degree-of-freedomplanarrobot.Allthejointswhic