机器手与激光雕刻机系统的嵌入式CAD_CAM接口设计(1).doc

数控加工技术机器手与激光雕刻机系统的嵌入式 CAD/ CAM 接口设计t 史晋芳马德毅贺红梅摘要用 JAVA 语言开发了机器手与激光雕刻机系统的嵌入式 CAD/ CAM 接口软件, 采用 Pro/ E 作为零件设计平台, 将待加工零件轮廓图形数据通过 DXF 文件传送到 CAD/ CAM 接口软件, 然后对 数据进行 分析处理, 实现 了 JAVA 语 言对被 加工工件的直接数据驱动。关键词: 机器手激光雕刻机CAD/ CAM中图分类号:TH16; TP3911 7文献标识码: A文章编号: 1671 ) 3133( 2004) 12 ) 0039 ) 03Embedded CAD/ CAM interface designing of the hand of robotand laser carve machining systemt Shi Jinfang, Ma Deyi, He HongmeiAbstractIntroduces the developing of embedded CAD/ CAM interface software based on hand of robot and laser carve machining sys-tem under JAVA Environment. Adopte Pro/ E as the designing platform and convey the data of part outline figure to CAD/ CAM interfacesoftware. Applicate the direct data driving of processing parts.Key words: Hand of robotLaser carve machining systemCAD/ CAM国内外将工业机器人用于零件快速原型加工的研究正在成为热点。工业机器人系统有更大的自由度和工作空间, 便于加工复杂零件和大型零件, 而且其材料适用范围很广, 在零件快速原型制造方面有很好的发展前景。本文主要探讨机器手与激光雕刻机系统中的嵌入式 CAD/ CAM 接口技术。一、系统总体结构本文所讨论的嵌入式 CAD/ CAM 接口技术以我院先进制造技术研究实验中心的机器手与激光雕刻机系统为支撑。机器手三轴联动, 具有五个自由度, 由一台PC 机控制, 控制系统和程序语言与激光雕刻机系统相同, 机器手与快速原型制造系统相对独立。笔者采用Pro/ E 作为零件设计平台, 将待加工零件轮廓图形数据通过 DXF 文件传送到 CAD/ CAM 接口软件, 然后对数据进行分析处理, 最后产生双工加工程序, 并由 PC机分别传送到机器手和激光雕刻机系统的控制器, 由机器手终端夹持激光头与激光雕刻机系统所夹持工件相配合加工出零件。二、用 JAVA 语言实现 CAD/ CAM 接口11JAVA 语言简介JAVA 语言是近年来新兴的一种高级语言, 目前用JAVA 语言作为 CAD/ CAM 开发工具的研究还很少, 考虑到网络化 CAD/ CAM 的发展趋势和 JAVA 语言的跨平台可移植特性、面向对象性、适应性、安全性和网络通讯能力, 选择 JAVA 语言进行 CAD/ CAM 接口软件的开发。现代制造工程 2004( 12 )21 对图形的要求由于机器人只能执行直线和圆弧两种路径指令,因此在 Pro/ E 中, 不是直线和圆弧组成的轮廓需要分解成直线和圆弧, 并且将描述零件轮廓的所有图形实体放在特定的同一层中进行单个实体 数据的分别提取, 再经过排序生成连续轮廓曲线数据。另外, Pro/ E中的图形要求以 1B的比例进行绘制, 如已绘制好的原图不是 1 1, 要用比例缩放命令转换成 1B 之后再进行DXF 文件输出。在输出 DXF 文件时, 由于完整的 DXF文件包含尺寸线、中心线、剖面线等大量非加工信息,为减少数据冗余, 方便数据提取, 要求选择加工轮廓实体进行输出。31Pro/ E 的 DXF 图形文件特征一个完整的 DXF 的 ASC 图形交换文件由标题段( HEADER) 、表 段 ( TABLE) 、块段 ( BLOCK) 、实 体段( ENTITIES) 和文件结束标记( EOF) 顺序组成。图形中的所有实体都是以实体 DXF 组码表的方式存储在图形实体数据库中, 实体组码表确定了图形文件中各实体的唯一性, 从实体组码表中可以查看直线的起点、终点的 X 、Y、Z 坐标, 圆的圆心坐标、半径, 圆弧的圆心坐标、半径、起始角度( 弧度) 、终止角度( 弧度) 等平面轮廓加工所需要的各项参数。以圆弧为例, 在实体组码表中, 每一对数值中, 第一项为特征值, 紧跟其后的是实体属性数据, 因此只要通过识别特征值就能将所需要的实体数据提取出来。41 数据提取对 DXF 的 ASC 文件特征, 用 JAVA 的输入、输出流实现实体数据的提取。JAVA 语言是由各种不同功391B 1数控加工技术能的包组成的, 每个包包含相似功能的类和接口。在java. io 包中, 提供了一系列用于读写数据到文件或其他 I/ O 资源的输入输出流。用 io 包中的 RadomAccess-File 类定义 一个 对象 Caddxf 与 DXF 文 件相 关联, 用PrintWriter 类定义一个对象 与数据存放的 old. data 文件相关联, 并调用 RandomAccessFile 类的 ReadLine( ) 方法读取 DXF 文件的字符数据, 通过对实体名和特征值的识别, 过滤出需 要的实 体数据, 再调用 PrintWriter 的 Print( )方法将其写入数据文件。数据提取 程 序 流 程 如 图 1 所 示。JAVA 语 言的方 法与 其他 语言的函数或 子程序 的功能 相似,将不同实体的读和写组织为不同的方法, 再以这 些方法 和相应数据构成数据提取类 Getda-ta, 读写数据时只要调用 Getdata图 2 相邻实体之间的关系点与后一直线的末点相同, 将两条直线的起、末点各自分别交换位置。当相邻实体中有圆弧时, 求出圆弧两端点后再进行如上处理。在计算圆弧端点时, 由于计算误差, 计算后的端点有可能偏离相邻实体的连接点,使排序不能正常进行。因而, 在判断圆弧端点与另一实体是否相等时, 给 出误差 E, 认为在 ? E 的范围内,两点均相等。在这一过程中, 将数据 从 old. data 数据文件中读出整 理再存入 new. data 数据文 件。在 old.data 文件中因文件可读性的需要, 数据不再象 DXF 文件中一个数据单位占一行的格式, 而是一行中包括整个实体的所有数据。因此, 在读取数据时需要将一整行的数据离散成所需要的数据单位。笔者用 java. util的相应方法。读取圆弧的方法如下所示:图 1 数据提取程序流程包中的 StringTokenizer 类, 反复调用 nextToken 方法返回字符串中指定的子串, 以得到实体数据的字符串形式,Public void getarc( String Ent code, Random A ccess File Caddxf ) throws IOException While( true) Ent code= Caddxf. readLine( ) ;Ent code= Entcode. trim( ) ;If( Entcode. Equals( / 100 ) ) , ,/ / 读取圆心 XYZ 坐标else if ( Ent code. Equals( / 500 ) ) , ,/ / 读取圆弧起始角else if( Ent code. Equals( / 510 ) ) , ,/ / 读取圆弧终止角break; else continue;再将字符串转化成数值。61 图形显示在零乱的数据被整理成连续的顺时针或逆时针排列的样条数据之后, 可以进行零件图形轮廓的显示, 使整理后的数据直观化, 并验证数据整理的正确性。用com. ms. wfc. ui 包中的 Graphics 类 能方便地实现这一功能。三、实例分析当加 工 如图 3所 示零 件 轮廓 时 , 在 Pro / E中 以1B在同一层上画 出图形, 然后将其 分解成直 线和圆弧, 以 DXF 文件输出。从 CAD/ CAM 接口软件中读入51 数据预处理DXF 文件中实体数据是按照生成图形的先后顺序存储的, 因此提取的原始数据是杂乱无章的。这就需要对数据进行整理并排序, 使每一实体按顺时针或逆时针首尾相连, 以便在加工路径规划中使刀具走出连续轨迹。在系统中做如下处理: 首先以任一实体开始, 将所有的零散实体排列成为相邻实体, 然后再处理相邻实体之间的关系。实际绘图中, 相邻实体有如图 2 所示的三种情况( 以直线和直线相交为例, 其余如直线与圆弧、圆弧与圆弧的方法与之类似, 这里不再赘述) 。在图 2a 中, 两条直线的起点相同, 将前一直线的起、末点交换位置; 图 2b 中, 两条直线的末点相同, 将后一直线的起、末点交换位置; 图 2c 中, 前一直线的起40DXF 文件, 并经过以上所讨论的有效 数据提取、排序、重新显示, 得到逆时针或顺 时针的数据点, 再经后置处理生成机器手加工程序。图 3 零件轮廓四、结论在本文所讨论的 CAD/ CAM 接口技术的 基础上,研制 了基于机 器手激光 雕刻机系 统的 CAD/ CAM 软件。该软件包括数据处理模块、路径规划模块、后置处理模块等。目前该软件能顺利完成平面零件的自动编程。机器手与激光雕刻机协作零件加工是新兴的零件现代制造工程 2004( 12)1CAD/ CAPP/ CAM/ CAE面向现场生产的管理信息系统研究*t 周林王杰蒋玉明张良栋 殷俊摘要在分析机械制造企业现场生产管理的工作流程和生产信 息流的基 础上, 提 出面向现 场的生产管 理信息 系统的 定位及其功能模块的划分; 引入工作流思想, 实现了部分业务流程的自动化。此外, 还分析了系统的软件架构及 实现机制,并给出了部分模块的应用实例。关键词: 现场生产管理信息系统工作流思 想中图分类号:TH166 文献标识码: A文章编号: 1671 ) 3133( 2004) 12 ) 0041 ) 03Study on the production management informationsystem oriented at the shop-floor processt Zhou Lin, Wang Jie, Jiang Yuming, Zhang Liangdong, Yin JunAbstractAnalyzes the process of production and the information flow in the shop- floor . Discusses the orientation and the sub-module ofthe production management information system( PMIS) oriented at the shop- floor process, and introduces the idea of workflow to achievethe automation of some processes. The soft structure of this system and some implementing examples of several modules are also de-scribed.Key words: Shop- floorProduction managementInformation systemWorkflow一、引言管理信息系统( MIS) 是近年来在计算机领域中发展最为迅速的几项新技术之一, 其目的是支持企业的高层决策、中层控制和基层运作, 以提高企业的生产效率、效益和竞争力。但是, 现有的生产管理系统多数集中于企业高层管理中的应用以及对外的联系, 使用者都为企业的管理阶层人员。而对于将企业的现场生产过程和信息包含在 MIS 系统中的研究并不多, 本文试图探讨针对生产制造现场的具体情况, 包含全员参与的管理信息系统的方法。二、系统分析11 系统定位系统定位是指系统将在生产管理过程中扮演什么角色; 要向目标用户群提供什么样的核心服务; 透过系统发挥什么样的功能。因此, 系统定位是系统建设的策略, 而系统架构、内容、表现等都围绕定位展开。本系统是针对制造企业的机械加工车间( 分厂) 的需求而开发的, 定位于面向现场的生产管理信息系统,主要应用对象是生产管理者( 车间主任、计划员、工长等) 及现场生产人员。其基本功能是实现现场管理的可视化、实时化( 动态管理) 、自动化和无纸化, 从而准确地传达和实现工作命令, 及 时、优质地 完成生产任务, 以达到提高产品质量, 缩短生产周期, 降低生产成本的目的。21 现场生产管理的工作流程和生产信息流分析机械加工分厂( 车间) 接到机械加工及其他配套生产计划后, 由车间的生产科将其分解成各个班组的生产计划, 下达到班组, 各班组成员按计划生产, 完成后成品入库。在生产过程中, 工艺人员负责向车间提供技术支持; 供应人员、库管员负责向车间提供物资, 并监督车间用料状况; 质检人员负责质量检验和产品的验收; 财 务人员负 责统计生 产者的工 时和废品 的费用; 管理人员( 各级主任) 负责与其职责相关的协调和*四川省重点科技攻关基金项目资助( 02G