1)采用專用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),，如VxWorks,。2)采用Windows加上實(shí)時(shí)擴(kuò)展RTX,。3)采用Linux加上實(shí)時(shí)擴(kuò)展RTAI或RT-Linux。對(duì)最終用戶來說,，采用后兩種方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)控系統(tǒng),，由于是 基于通用操作系統(tǒng)，因而具有更好的開放性,。
以西門子,、發(fā)那科為代表的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商，為了適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的開放趨勢(shì),，而又不放棄原有的多年技術(shù)積累,，通過在原有技術(shù)體系上分離出人機(jī)界面功能，在PC+Windows平臺(tái)下提供開放的人機(jī)界面,。在對(duì)界面風(fēng)格,、窗體和語言方便配置的同時(shí)，提供二次開發(fā)工具,，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的人機(jī)界面定制和與數(shù)控核心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能,。
開放式數(shù)控的全軟件結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)由于采用了通用操作系統(tǒng)，能夠很方便地運(yùn)用豐富的資源進(jìn)行人機(jī)界面定制,。同時(shí)提供各種接口,，如以太網(wǎng)、USB,、音頻視頻,，實(shí)現(xiàn)與操作者及上層控制系統(tǒng)的交互。數(shù)控系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)通過擴(kuò)展的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度管理加以實(shí)現(xiàn),，如基于Windows的RTX,。它通過在硬件抽象層(HAL)增加實(shí)時(shí)擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先搶占式實(shí)時(shí)任務(wù)的管理和調(diào)度。在RTX實(shí)時(shí)子環(huán)境(real time sub system,，RTSS)中的任務(wù)優(yōu)先于所有Windows任務(wù),，提供對(duì)中斷、I/O和內(nèi)存的精確控制,?；赗TX的定時(shí)信號(hào)采集的最小周期可降到100ns，實(shí)時(shí)線程響應(yīng)的最長(zhǎng)時(shí)間延遲50μs,，這就確保了實(shí)時(shí)任務(wù)的可靠性,。通過高速的服務(wù)請(qǐng)求調(diào)用通信和同步機(jī)制，使RTX方便地實(shí)現(xiàn)與Windows之間的信息交換,，從而確保數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行,。
雖然基于PC開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)采用PC+操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，但由于開發(fā)條件等諸方面的-，大多數(shù)廠商的數(shù)控核心實(shí)際上都是 封閉的,。用戶無法在其數(shù)控核心上進(jìn)行擴(kuò)展，因而也僅僅實(shí)現(xiàn)了部分人機(jī)界面的開放,。但是 用戶可使用VB,，API函數(shù)庫、OPC等實(shí)現(xiàn)客戶化的界面定制,，能夠處理音頻視頻信息,，實(shí)現(xiàn)與條碼、無線射頻識(shí)別(CRFID)等設(shè)備的連接,，可以將Office辦公軟件,、監(jiān)測(cè)分析軟件集成在界面中，甚至連接數(shù)據(jù)庫,，從而能夠充分利用PC的豐富資源,，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)便而又具有智能化功能的數(shù)控系統(tǒng)。
人們逐漸意識(shí)到數(shù)控系統(tǒng)一直沿用的ISO6983標(biāo)準(zhǔn)的G,、M代碼已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的需要,。這種面向運(yùn)動(dòng)和開關(guān)邏輯控制的數(shù)控程序-了數(shù)控系統(tǒng)的開放性和智能化發(fā)展，同時(shí)也使得CNC與CAx技術(shù)之間形成了隔閡,。歐共體1997年開始了遵從STEP標(biāo)準(zhǔn),、面向?qū)ο蟮臄?shù)控加工標(biāo)準(zhǔn)化研究，提出了STEP-NCCIS014649)的概念,。雖然STEP-NC直到今天還沒有形成商業(yè)化的市場(chǎng)應(yīng)用,，但圍繞這個(gè)主題的全球范圍研究一直沒有中斷。例如,，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究院(NIST)多年來一直支持STEPTools公司對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和發(fā)展,。作者認(rèn)為，以加工特征為基礎(chǔ)的STEP-NC技術(shù),，使人們看到了數(shù)控系統(tǒng)將從被動(dòng)的軌跡和邏輯命令的執(zhí)行者向能自主規(guī)劃加工任務(wù)的智能裝置發(fā)展,，付諸生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用已為期不遠(yuǎn)。
STEP-NC將產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP擴(kuò)展到數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域,，定義了CAD/CAM與CNC之間的接口,。它使數(shù)控系統(tǒng)可直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括幾何數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)和制造特征),，加上工藝信息和刀具信息,，直接生成數(shù)控程序來控制機(jī)床。
STEP標(biāo)準(zhǔn)延伸到自動(dòng)化加工的底層設(shè)備,，使 泡沫切割設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu),、功能和制造系統(tǒng)中的地位等各方面發(fā)生了根本的變化。這種變化必然會(huì)影響到相關(guān)的CAx技術(shù),，大致有以下幾個(gè)方面：
1)數(shù)控編程界面,。以ISO-14649取代ISO-6983,，使得編程界面大為改觀，現(xiàn)場(chǎng)編程極其方便,，而且易于再利用,。當(dāng)被加工工件某些特征有改變時(shí)，只需改變有關(guān)特征的幾何描述,，無需改變-要素,。
2)數(shù)控系統(tǒng)的開放性。目前,，由于ISO-6983的覆蓋面太窄,，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商不得不開發(fā)自己的擴(kuò)展指令。因此,，CAM和CNC必須使用同一套代碼,，否則必須選用特定的后置處理程序。對(duì)于STEP-NC控制器而言,，其數(shù)據(jù)格式完全一樣,。它告訴CNC“要加工什么”而不是 具體軌跡和動(dòng)作，由數(shù)控設(shè)備決定“如何加工”,，其程序具有良好的互操作性和可移植性,。
3)數(shù)控系統(tǒng)的智能化。作為目前CAM與CNC之間的接口,，G,、M代碼的形成過程造成大量有用信息的流失，這也是 目前的數(shù)控系統(tǒng)智能程度低下的一個(gè)主要原因,。與此相反,，STEP-NC數(shù)控包含了加工產(chǎn)品所需的所有信息，為數(shù)控系統(tǒng)在全面了解產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主加工提供了基本條件,。
4)CAM和CNC之間功能的重新劃分,。在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行具體的工藝處理(如刀具選擇、補(bǔ)償,、走刀路線的確定案,，更有可能得到最優(yōu)的加工效果。因此,，將來的數(shù)控系統(tǒng)將替代現(xiàn)有CAM系統(tǒng)的部分功能,。
5)加工質(zhì)量和效率。STEP-NC的提出改變了目前數(shù)控系統(tǒng)作為加工任務(wù)被動(dòng)執(zhí)行者的地位,。STEPTools公司的研究表明,，STEP與STEP-NC的應(yīng)用可使CAD階段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備減少75%，加工工藝規(guī)劃和編程時(shí)間減少35%，加工時(shí)間(特別是 5軸高速數(shù)控銑床)減少50%,。
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