0 引言

　　隨著近年來(lái)光纖通訊行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)光纖產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高。光纖連接器用于光纖之間的對(duì)接，其主要組成部件是V型槽結(jié)構(gòu)。V型槽結(jié)構(gòu)作為連接光纖的微光學(xué)器件，其加工精度直接影響著光纖連接器的性能。通常V型槽的加工精度由槽的傾斜角、表面粗糙度、直線度等來(lái)衡量。為了實(shí)現(xiàn)V槽的亞微米級(jí)的加工精度，需尋求一種最為有效的加工方式。目前V型槽陣列的加工方法主要有三種：濕法腐蝕，壓膜，超精密加工。利用超精密機(jī)床對(duì)V型槽進(jìn)行磨削加工，是實(shí)現(xiàn)其高精度的一種非常有效的方法。

　　超精密數(shù)控系統(tǒng)作為超精密數(shù)控機(jī)床的控制核心，也是加工V型槽陣列需要重點(diǎn)研究的環(huán)節(jié)。QT是C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，具備藝術(shù)級(jí)的圖形界面開(kāi)發(fā)功能，QT的良好封裝機(jī)制也使得QT的模塊化程度非常高，可重用性較好。PMAC則是功能強(qiáng)大，市場(chǎng)定位較高的一款控制器。本課題在上位機(jī)上借助QT開(kāi)發(fā)工具，調(diào)用Turbo PMAC clipper提供的PcommSeRer Pr02：Lih岬庫(kù)函數(shù)，開(kāi)發(fā)了V型槽加工機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)軟件。該軟件不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的人機(jī)界面功能，還能根據(jù)V槽的關(guān)鍵參數(shù)自動(dòng)生成NC代碼并檢測(cè)代碼的正確性，并能對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，以及進(jìn)行V槽加工過(guò)程的三維模擬仿真，可視化強(qiáng)。同時(shí)，軟件也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的CNC運(yùn)動(dòng)控制功能。針對(duì)這樣一款專門應(yīng)用于V型槽陣列加工的軟件，它的實(shí)用性，市場(chǎng)需求度都是不言而喻的。

1 V溝機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括：研華工控機(jī)，Turbo PMAC Clipper多軸運(yùn)動(dòng)控制器，端子板，KOI工MORGEN AKD．P系列驅(qū)動(dòng)，氣浮主軸，KOmMORGEN直線電機(jī)，ReniShaw光柵尺，氣浮工作臺(tái)，配以其他的I／O等輔助設(shè)備。

2 V溝機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)

　　V溝機(jī)數(shù)控系統(tǒng)具有普通數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控加工、系統(tǒng)診斷、數(shù)據(jù)采集等功能。同時(shí)還應(yīng)具有本身特殊的功能，即根據(jù)V型槽的關(guān)鍵參數(shù)以及加工工藝自動(dòng)生成NC代碼，將代碼下載至PMAC控制器中，從而進(jìn)行加工。整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程包括：軟件功能的設(shè)計(jì)以及功能模塊的劃分，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，各功能模塊的編寫(xiě)和調(diào)試，整個(gè)應(yīng)用程序的集成、調(diào)試和運(yùn)矧引。在訪n(10ws7操作系統(tǒng)下，利用QT4.8開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)調(diào)用PcommServer Pr02 Library庫(kù)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件的編寫(xiě)和系統(tǒng)的控制功能。

　　2.1 建立QT與PM漁C的通訊

　　基于QT+PMAc的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，其開(kāi)放性既體現(xiàn)在軟件上，又體現(xiàn)在硬件上。QT提供了非常強(qiáng)大的圖形用戶功能，允許用戶根據(jù)自己的需要開(kāi)發(fā)人機(jī)交互界面；PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡則提供了多于400個(gè)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)、前瞻、補(bǔ)償、伺服算法、聯(lián)動(dòng)功能等各種控制功能。

　　PcommSenrer Pm2“bEary是PMAC為在Windows系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)人機(jī)界面提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。它是基于COM組件的形式提供的，用戶通過(guò)安裝PMAC Executive pr02 suite軟件包，在系統(tǒng)盤(pán)里可找到pcommserver．exe、pcomm32w．dll、pcomlIl32w．1ib等文件，但并沒(méi)有提供庫(kù)的頭文件，因此不能用一般的顯式隱式來(lái)調(diào)用。那么要在QT中調(diào)用庫(kù)函數(shù)，就必須知道QT如何調(diào)用COM接口，下面說(shuō)明其調(diào)用方法。

　　QT提供的QAxContainer模塊，該模塊允許使用COM對(duì)象，以及在QT應(yīng)用程序中嵌入ActiveX控件。它提供了2個(gè)類：QAxwidget(Qwidget的子類，作為ActiveX控件的容器)和QAxObject(QWidget的子類，易于訪問(wèn)非可視化COM對(duì)象)。本次開(kāi)發(fā)中采用生成命名空間的方式來(lái)調(diào)用cOM對(duì)象的APIs。具體操作流程如下：

　　(1)通過(guò)VC++6．0中的Tools工具條中的OLE／COM object viewer選項(xiàng)，查找類型庫(kù)，可查得pcom—mserver．exe的類型庫(kù)ID{50ECCF67-B73C-431B-A53D-9EDDAF3CE611}

　　(2)叫提供了一個(gè)名為d啪pcpp的工具可以為想要訪問(wèn)的類型庫(kù)生成一個(gè)c++名空間，將dumpcpp工具所在的bin目錄添加到系統(tǒng)路徑中。

　　(3)運(yùn)行命令提示符，在用戶名后輸人命令：dumpcpp-n PCOMMSERVERKb{50ECCF67-B73C-431B-A53D-9EDDAF3CE611}。運(yùn)行后，會(huì)自動(dòng)生成兩個(gè)文件：ponmmserverHb．cpp和ponmmserverlib．h。

　　(4)在QT應(yīng)用程序的．pm中添加“CONnG+=qaxcontainer”，并添加上述導(dǎo)出的頭文件和源文件。通過(guò)包含頭文件“#include ponmmserverlib．h”和在程序開(kāi)頭使用“using namespace PCOMMSERVERLib；”語(yǔ)句，并定義“PCOMMSERVERLib：PmacDevice*Pmac”對(duì)象指針，利用Pmac即可調(diào)用運(yùn)動(dòng)庫(kù)函數(shù)。

　　2.2 數(shù)控軟件主界面設(shè)計(jì)

　　利用QT優(yōu)越的圖形界面設(shè)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口界面如圖2所示，界面實(shí)現(xiàn)：坐標(biāo)、速度、狀態(tài)、程序的顯示，三維圖形的顯示和模擬仿真，自動(dòng)加工信息處理，文件的管理，零件尺寸、系統(tǒng)、伺服、砂輪等參數(shù)設(shè)置，MDI，G代碼編譯，錯(cuò)誤診斷等功能。整個(gè)界面秉承了設(shè)計(jì)友好，操作簡(jiǎn)單，交互性好的原則。

　　2.3 各功能模塊的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)

　　數(shù)控軟件作為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心組成部分，功能眾多。為了使數(shù)控系統(tǒng)易于維護(hù)，具有可重構(gòu)性、可擴(kuò)展性，采用模塊化設(shè)計(jì)方法。

　　(1)系統(tǒng)的初始化

　　建立injtial()函數(shù)實(shí)現(xiàn)控制器的初始化，首先調(diào)用SelectDevice(int hWiIldow，im&pdwDe、rice，bool&pbsuccess)函數(shù)選擇設(shè)備號(hào)，調(diào)用后會(huì)彈出設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇PMAC 00，點(diǎn)擊OK按鈕。然后，調(diào)用open(int&pdwDevice，b001&pbSuccess)函數(shù)打開(kāi)運(yùn)動(dòng)控制器，若PC未連接卡或通訊出現(xiàn)異常則報(bào)錯(cuò)，另外系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)需調(diào)用close(int&p“Device)關(guān)閉控制卡。

　　(2)系統(tǒng)設(shè)置及處理下載系統(tǒng)的配置文件，如I、M、P、Q變量配置，G代碼的解釋程序，監(jiān)控的PLC程序以及其它的特殊的參數(shù)設(shè)置。

　　(3)NC文件的讀取、編譯、下載

　　對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置完成后，打開(kāi)并讀取加工文件，然后對(duì)其進(jìn)行編譯，編譯成功后下載至運(yùn)動(dòng)控制器，下載文件到控制器時(shí)使用：D響rIlload(int dwDevice，constQString&fileP訕，bool bMacro，b00l bM印，bool bkg，b001 bDmd，bool&pbSuccess)函數(shù)，該函數(shù)在使用時(shí)需要注意參數(shù)：①filepatll指的是絕對(duì)路徑，相對(duì)路徑無(wú)法識(shí)別。②bDIlld代表是否下載，所以需要置為tme，否則，不能成功執(zhí)行。③執(zhí)行多個(gè)DowIlload命令需要中間調(diào)用Sleep()函數(shù)。

　　另外，PMAC雖然支持G、M、D、T代碼，但是需要按照要求的格式來(lái)預(yù)先對(duì)各種代碼進(jìn)行解釋，PMAC在執(zhí)行上述代碼時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)去調(diào)用相應(yīng)的子程序(即解釋程序)，例如：執(zhí)行G01會(huì)自動(dòng)調(diào)用PROGl000的N1000行，執(zhí)行M03會(huì)自動(dòng)調(diào)用豫OGl001的N3000行，其它類似。

　　(4)自動(dòng)加工、手動(dòng)運(yùn)行、回零等功能的實(shí)現(xiàn)下載編譯完加工程序文本，通過(guò)調(diào)用GetResponse(0，”&1BlR”，pAnswer)使程序自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，同樣的對(duì)于單步運(yùn)行、暫停亦可通過(guò)該函數(shù)發(fā)送命令“S”、“H"。GetResponse(int dwDevice，const QString&question，QString&pAnswer)相當(dāng)于萬(wàn)能函數(shù)，它能直接向控制器發(fā)送指令，而pmac自帶類似Basic的語(yǔ)言，兩者結(jié)合使用。手動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)發(fā)送手動(dòng)命令“#nJ+”或“#nJ-”(n為電機(jī)號(hào))，回零發(fā)送回零指令“#nHM”，該函數(shù)執(zhí)行成功則字符串pAnswer為空，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。若要發(fā)送控制符指令，則利用GetcontmlRe—sponse(int dwDeVice，int number，QString&pAnswer)函數(shù)，number代表控制符的ASCII碼的十進(jìn)制值。在編寫(xiě)軟件時(shí)，利用GetRespo璐e函數(shù)直接發(fā)送指令，同在PMAC自帶的PEWIN32軟件終端窗口操作類似，通過(guò)變量、命令和程序三者相互配合，完成運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制和主機(jī)通信等任務(wù)。

　　(5)坐標(biāo)、速度、狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示開(kāi)設(shè)一個(gè)監(jiān)控線程類MoIlitorThread，實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)的狀態(tài)反饋并顯示。在一個(gè)statusGeⅡtems()函數(shù)內(nèi)調(diào)用GetResponse()函數(shù)獲取位置、速度、行號(hào)等程序信息，并將獲取的信息傳遞給對(duì)應(yīng)的全局變量。線程啟動(dòng)時(shí)就調(diào)用stamsGetItems()，設(shè)定多長(zhǎng)時(shí)間獲取一次數(shù)據(jù)，獲取完一次則發(fā)送信號(hào)，激發(fā)updatedata()槽，使得顯示在編輯框中的信息隨之更新。

　　(6)基于OpenGL的三維模擬仿真Qt提供的QOpenGL模塊，輕松地實(shí)現(xiàn)了在應(yīng)用程序中使用openGL功能，建立基于OpenGL交互控制的虛擬數(shù)控機(jī)床加工仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)G代碼的三維模擬仿真，使系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性、交互性以及三維圖形顯示能力。

　　(7)工藝參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、坐標(biāo)系設(shè)置參數(shù)的有效管理

　　建立基于Micros硪Omce Access(微軟數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))的數(shù)據(jù)庫(kù)表格，通過(guò)QT提供的Qtsql模塊以及QODBc驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的訪問(wèn)和操作。要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作，必須首先建立數(shù)據(jù)庫(kù)模型QSqlDatab鵲e的一個(gè)對(duì)象，擁有一個(gè)QSqlDatabase對(duì)象代表著擁有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，在一個(gè)已經(jīng)打開(kāi)的QSqlDatabase對(duì)象上，就可以執(zhí)行各種數(shù)據(jù)庫(kù)操作。創(chuàng)建一個(gè)QSqlDatabase對(duì)象的方法是使用QSqlDatabase類的靜態(tài)函數(shù)addDatab鵲e，而打開(kāi)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，則需要先設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)的DSN(Data S0urce Name)，DSN的設(shè)置是通過(guò)成員函數(shù)setDatabaseName完成的。在QODBc中，DSN選用”DRIVER={Microsoft Access Driver(術(shù)．mdb)}；FIL={Ms Access}；DBQ=Xxx．mdb”字符串的形式提供。部分代碼如下：

　　QSqlDatabase db=QSqlDatabase：：addDatabase(”QODBC”)；　　∥建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接并指定驅(qū)動(dòng)　　QString fliePatll=”．．＼CNCnew＼Test．mdb”；∥指定數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)路徑　　QString dsn：QString(”DRIVER={Microsoft Ac—　　cess Driver(宰．mdb)}；”　　”FIL={MS Access}；DBQ=％1”)．a(chǎn)rgfniePatll)；∥設(shè)置dsn　　db．setDateName(dsn)；∥設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)名字　　db．open()；∥打開(kāi)連接

　　完成連接后即可用QsqlTableModel類來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)表，用record()，values()函數(shù)獲取相應(yīng)記錄的字段值。　　(8)V溝槽的參數(shù)化編程

　　最后，將生成的G代碼用正確的格式顯示到文本框，并以PMAC能下載的格式保存在．pmc類型的文件里。

3 軟件測(cè)試

　　連接好設(shè)備，在PC上運(yùn)行軟件，打開(kāi)參數(shù)設(shè)置頁(yè)，設(shè)置好系統(tǒng)、坐標(biāo)系等參數(shù)，將要加工的V槽的關(guān)鍵參數(shù)輸入到工件參數(shù)設(shè)置頁(yè)，點(diǎn)擊相應(yīng)的功能按鈕自動(dòng)獲取NC代碼，同時(shí)，可以對(duì)代碼進(jìn)行保存、編輯、修改、刪除等操作，選擇代碼文件，點(diǎn)擊編譯按鈕，實(shí)現(xiàn)NC代碼的自動(dòng)編譯，編譯通過(guò)，方可運(yùn)行。運(yùn)行程序之前，根據(jù)成功編譯的代碼來(lái)進(jìn)行三維模擬加工仿真，頁(yè)面可以實(shí)現(xiàn)仿真速度的設(shè)置，以及單步、多步測(cè)試。整個(gè)過(guò)程操作非常簡(jiǎn)單，根據(jù)按鈕選擇相應(yīng)的功能。程序運(yùn)行正常，控制精準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　采取QT+PMAC的模式，初步設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出了V溝槽加工數(shù)控系統(tǒng)軟件。軟件實(shí)現(xiàn)了界面友好，操作易行的人機(jī)交互功能，并集成數(shù)控系統(tǒng)各個(gè)模塊，完成了從初始化、參數(shù)設(shè)置、加工文件處理、運(yùn)行、顯示及錯(cuò)誤警告處理到三維模擬仿真的各種功能，整個(gè)程序采取模塊化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于維護(hù)。