Реферат: Разработка программно аппаратного устройства с числовым программным управлением

6. Функции построения вспомогательных геометрических объектов.

Оптимальная организация процесса об­работки может потребовать выполнения операций над ограниченными зонами модели, или же, на­против, выделить «островки», для которых обра­ботка запрещена. Система должна иметь средства, необходимые для построения контуров границ. Со­временные системы не имеют ограничений, как на количество таких границ, так и на их вложенность. Кроме того, контуры могут использоваться для уп­равления траекторией движения инструмента.

7. Широкий спектр способов обработки.

Возможность выбора оптимального метода обработки позволяет существенно облегчить работу технолога и сократить время обработки на станке. В недалеком прошлом САМ-системы могли обходиться обработкой повер­хности по изопараметрическим линиям. Сегодня модели, для которых этот способ применим, отно­сятся к простейшим. Обработка реальных моделей требует наличия более сложных алгоритмов, обес­печивающих, например, перемещение инструмен­та вдоль кривых, полученных пересечением плос­костей с квазиэквидистантными поверхностями.

8. Автоматический контроль на подрезание.

Построение квазиэквидистантных поверхностей позволяет исключить зарезания при расчете траектории движения инструмента. Однако с точки зрения математического аппарата – это наиболее сложная часть программы, если не учитывать аппроксимированные модели.

9. Средства автоматической идентификации зон недора­ботки.

Наличие таких средств позволяет заметно об­легчить работу технолога.

10. Развитые средства управления параметрами тех­нологических операций.

Режим выполнения опера­ции может существенно изменяться в зависимо­сти от выбранных параметров. Многообразие средств настройки позволяет даже при небольшом количестве способов обработки получить большое число вариантов обработки. Однако большое ко­личество настраиваемых параметров существенно усложняет освоение и использование системы, по­этому представляется необходимым наличие средств автоматического определения значений па­раметров технологической операции в зависимости от габаритов модели, метода обработки, инстру­мента и т.д.

11. Поддержка различных типов режущего инструмента.

Система не должна накладывать ограничений на фор­му используемого инструмента. Выполнение этого требования существенно усложняет алгоритмы построения траектории перемещения инструмента.

12. Средства моделирования процесса и результата об­работки.

Система формирует модель обработан­ной детали и ее фотореалистичное изображение. Это позволяет технологу оперативно проконтро­лировать результаты работы и своевременно об­наружить ошибки.

13. Постпроцессор со средствами настройки на произвольный формат управляющей программы.

Задача трансляции дан­ных из промежуточного формата (например, CLDATA) не является особенно сложной. Однако многообразие систем числового программного управления порожда­ет проблему обеспечения совместимости с произволь­ным оборудованием. Средства настройки должны быть доступны на уровне пользователя.

14. Средства динамической визуализации.

Характерной чертой современных систем является наличие раз­витых средств визуализации трехмерной модели. Ис­пользование таких технологий, как OpenGL или DirectX, позволяет добиться скорости генерации до нескольких кадров в секунду без использования до­рогих аппаратных ускорителей, что позволяет ди­намически управлять ракурсом и масштабом изоб­ражения. Для решения этой задачи необходимо вы­полнить триангуляцию исходной модели, что не всегда просто при условии поддержки широкого на­бора форм представления трехмерных объектов.

15. Современный пользовательский интерфейс.

Уровень со­временной системы во многом определяется органи­зацией пользовательского интерфейса. При этом об­ширный функциональный состав входит в противо­речие с организацией удобного доступа к средствам управления и превращает проектирование интерфейса в настоящее искусство. Серьезной проблемой старых систем становится поддержка многочисленных атавизмов пользовательского интерфейса.

Перечисленный набор требований не претендует на полноту, однако позволяет сформировать наиболее об­щее представление о современной системе.

Наиболее известными отечественными CAM-модулями являются системы SprutCAM, Компас-ЧПУ, Гемма-3D и др.

Использование подобных систем не рассматривается, так как за приобретение подобных систем следует внести немалые финансовые вклады, а также приобрести и технику, которая рассчитана именно под определенную CAM-систему, что тоже очень дорого. Поэтому было решено разработать собственную CAM– систему, которая будет удовлетворять требованиям для решения поставленной задачи.

Глава II. Реализация необходимых модулей управления станком ЧПУ

§2.1. Физическая модель аппаратной части

В первую очередь были проанализированы методы создания аппаратно-программного комплекса с ЧПУ. При конструировании механической части станка с ЧПУ были использованы детали, используемые в матричных принтерах. В частности это:

- направляющие с каретками;

- шаговые двигатели;

- силовые микросхемы управления ШД;