本發(fā)明涉及數(shù)控機床的技術領域，特別涉及一種基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)控機床伺服調整方法。

背景技術：

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對數(shù)控系統(tǒng)的精度速度要求越來越高。通過調整數(shù)控系統(tǒng)有關伺服的參數(shù)是實現(xiàn)更高速度更高精度地加工的一種有效且常用的辦法。而目前數(shù)控機床在加工過程中不能直觀地反應出機床電機的運行細節(jié)信息，操作員只能憑借數(shù)控系統(tǒng)上基本的運行信息并結合自身經(jīng)驗來定制數(shù)控系統(tǒng)的伺服參數(shù)。因此，傳統(tǒng)的伺服調整方法使數(shù)控系統(tǒng)的加工精度和加工速度受到人為因數(shù)影響，并存在使用不便的問題。當前計算機和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，為伺服電機的實時數(shù)據(jù)、動態(tài)顯示和分析提供了必要的前提和條件，網(wǎng)絡技術的發(fā)展也為數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了方便。利用計算機強大的運算能力更能迅速準確地分析出數(shù)控機床的運行過程和狀態(tài)。為此，基于TCP/IP的數(shù)控機床伺服調整方法的計算機軟件將能直觀地體現(xiàn)伺服數(shù)據(jù)、并能實現(xiàn)實時調整數(shù)控系統(tǒng)伺服參數(shù)，以使機床更高效地工作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)在進行伺服參數(shù)調整時操作不便，伺服數(shù)據(jù)不能實時直觀體現(xiàn)等缺點，提供一種基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)控機床伺服調整方法。

為了到達上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)控機床伺服調整方法，包括下述步驟：

S1、啟動數(shù)控系統(tǒng)，創(chuàng)建網(wǎng)絡通信線程，初始化網(wǎng)絡服務器并綁定端口和IP，等待客戶端請求連接；

S2、當客戶端和數(shù)控系統(tǒng)建立連接后，數(shù)控系統(tǒng)等待客戶端發(fā)送各種命令數(shù)據(jù)包，如果在指定時間內(nèi)客戶端和數(shù)控系統(tǒng)沒有進行任何數(shù)據(jù)通信，則數(shù)控系統(tǒng)將使用ping校驗連接是否已斷開；

S3、當客戶端和數(shù)控系統(tǒng)建立連接后，用戶客戶端上可以查看伺服參數(shù)、上傳伺服參數(shù)、采集數(shù)控機床伺服數(shù)據(jù)、分析和顯示伺服波形，各操作互不影響，可同時進行，實現(xiàn)數(shù)控機床伺服參數(shù)在客戶端軟件界面上邊采集顯示伺服波形，邊微調伺服參數(shù)，最終制定更優(yōu)的伺服參數(shù)使數(shù)控機床有更快的速度和更高的精度。

作為優(yōu)選的技術方案，步驟S2中，數(shù)控系統(tǒng)將使用ping校驗連接是否已斷開的具體方法為：

當客戶端與數(shù)控系統(tǒng)在一定的時間內(nèi)沒有按約定的數(shù)據(jù)包通信時，將通過ping函數(shù)命令去檢測當前網(wǎng)絡是否連接正常,不正常就報警提示處理；

數(shù)據(jù)包格式:關鍵字串+操作類型+當前包號+總包數(shù)+具體數(shù)據(jù)結構包。

作為優(yōu)選的技術方案，步驟S3中，查看伺服參數(shù)的具體步驟如下：

S21、客戶端給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送請求下載伺服參數(shù)的數(shù)據(jù)包；

S22、數(shù)控系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)包，通過操作類型標志知道是下載伺服參數(shù)的請求，調用相關函數(shù)GSKRM_GetServoParam(hInst,int number,int valcnt,double*pval)取得相應參數(shù)信息；參數(shù)包括伺服驅動器內(nèi)部參數(shù)；

S23、數(shù)控系統(tǒng)向客戶端發(fā)送附帶參數(shù)信息的數(shù)據(jù)包。

作為優(yōu)選的技術方案，步驟S3中，所述的上傳伺服參數(shù)的具體步驟如下：

S31、客戶端給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送請求上傳伺服參數(shù)的數(shù)據(jù)包；

S32、客戶端給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送需要上傳的伺服參數(shù)數(shù)據(jù)包；

S33、數(shù)控系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)包，通過操作類型標志知道是上傳伺服參數(shù)的請求，判斷當前是否允許上傳伺服參數(shù)，若允許，通過函數(shù)GSKRM_SetServoParam(hInst,int number,int valcnt,double*pval)發(fā)送伺服參數(shù)數(shù)據(jù)包，并應用到數(shù)控系統(tǒng)，若不允許，舍棄伺服參數(shù)數(shù)據(jù)包。

作為優(yōu)選的技術方案，步驟S3中，所述的伺服數(shù)據(jù)具體數(shù)據(jù)內(nèi)容如下：

S41、進給軸的指令位置量、電機驅動反饋的位置量、光柵尺反饋的位置量；

S42、主軸的指令脈沖數(shù)、電機驅動反饋的脈沖數(shù)；

S43、PID指令轉速、實際轉速；

S44、伺服指令電流、伺服實際電流。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的采集數(shù)控機床伺服數(shù)據(jù)的具體步驟如下：

S51、客戶端請求建立額外的數(shù)據(jù)通信連接；

S52、當數(shù)據(jù)通信連接建立后，客戶端給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送請求采集機床伺服數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包；

S53、數(shù)控系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)包，知道是采集機床伺服數(shù)據(jù)的請求，開始從DSP取得伺服數(shù)據(jù)并緩存在內(nèi)存中；

S54、數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通信線程循環(huán)調用函數(shù)setRunMonitor(int monitorType,int spindle,int axis1,int axis2,int*cnt,struct PosUnit Pos[])從內(nèi)存中取得伺服數(shù)據(jù)，并使用數(shù)據(jù)通信連接向客戶端發(fā)送附帶伺服數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，內(nèi)存數(shù)據(jù)是為了多線程運行時,提高線程并發(fā)處理而設置的多段數(shù)據(jù)的緩沖結構,從而避免因數(shù)據(jù)未及時取走而丟失數(shù)據(jù)的情況；

S55、客戶端循環(huán)接收附帶伺服數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，并緩存在計算機內(nèi)存中。

作為優(yōu)選的技術方案，步驟S52和步驟S53中，利用伺服數(shù)據(jù)的位移數(shù)據(jù)計算數(shù)控機床進給軸的進給速度、進給加速度，選擇使用一階慣性濾波及其濾波系數(shù)濾去其高頻信號，觀察其變化趨勢；對于數(shù)控機床電機的轉速、位移、電流伺服數(shù)據(jù)，直接繪制到用戶界面上；對于具體的圖形，直線插補的誤差分析，用戶可獲取直線的方差、最小二乘法擬合直線的角度、和直線度；圓弧插補的誤差分析，用戶可診斷反向間隙、反向躍沖、比例不匹配誤差。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的分析和顯示伺服波形的具體步驟如下：

S61、客戶端選擇需要顯示的伺服數(shù)據(jù)波形；

S62、客戶端界面線程準備從內(nèi)存中取出伺服數(shù)據(jù)并繪制相應曲線；

S63、客戶端在接收到伺服數(shù)據(jù)后通知界面線程從內(nèi)存取出伺服數(shù)據(jù)繼續(xù)繪制相應曲線。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明使用計算機分析伺服數(shù)據(jù)，運算準確、快速，操作方便。

2、本發(fā)明可把數(shù)控機床加工過程的伺服數(shù)據(jù)繪制成實時曲線，伺服電機數(shù)據(jù)細節(jié)清楚地體現(xiàn)在顯示屏上。

3、本發(fā)明可以邊觀察伺服數(shù)據(jù)及其繪制的曲線，邊調整伺服參數(shù)，使操作者更容易了解數(shù)控系統(tǒng)伺服參數(shù)對電機的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明數(shù)控系統(tǒng)端網(wǎng)絡模塊框架圖；

圖2是本發(fā)明客戶端軟件網(wǎng)絡模塊框架圖；

圖3是本發(fā)明計算機客戶端軟件伺服數(shù)據(jù)處理流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1所示，基于嵌入式linux操作系統(tǒng)，實現(xiàn)TCP/IP的數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡服務器模塊。網(wǎng)絡服務器主要由網(wǎng)絡通信模塊和網(wǎng)絡業(yè)務處理模塊組成。網(wǎng)絡通信模塊基于linux API的select模型設計，面向多客戶端，多連接，負責接受和管理客戶端的連接、接收數(shù)據(jù)包、發(fā)送數(shù)據(jù)包。數(shù)控系統(tǒng)啟動后，啟動網(wǎng)絡通信線程，初始化服務器響應連接請求的socket，并把該socket加入到select模型的監(jiān)聽集合里。當有客戶端請求連接時，得到與客戶端通信的新socket，繼續(xù)把該socket加入select模型的監(jiān)聽集合里。服務器使用類似于FTP連接協(xié)議模式，分為主連接和數(shù)據(jù)連接。主連接負責通信特定大小的命令數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)連接負責通信數(shù)據(jù)流，數(shù)控系統(tǒng)服務器發(fā)送伺服數(shù)據(jù)到客戶端使用數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)連接依附于主連接，當主連接斷開時，數(shù)據(jù)連接自動斷開。建立連接后，客戶端通過發(fā)送數(shù)據(jù)包(ATTR_HOSTPORT)來告知服務器該連接(socket)是依附到哪個主連接的數(shù)據(jù)連接或獨立的主連接。網(wǎng)絡業(yè)務處理模塊即負責解析數(shù)據(jù)包，根據(jù)數(shù)據(jù)包包頭的指令來執(zhí)行相應的操作，需要發(fā)送數(shù)據(jù)包到客戶端時即把數(shù)據(jù)包投遞到網(wǎng)絡通信模塊。

如圖2所示，由于數(shù)控系統(tǒng)服務器支持多個socket同時通信，為了實現(xiàn)采集伺服數(shù)據(jù)的同時可以上傳參數(shù)，實現(xiàn)各操作相互獨立，互不影響，客戶端網(wǎng)絡模塊使用了多socket多線程的方式。當客戶端軟件啟動后，點擊【開始】菜單的【新建終端】子菜單，輸入IP、端口號，新建一個CNC的連接，將創(chuàng)建一個網(wǎng)絡通信對象(netClient)。用戶點擊菜單欄的【操作】菜單中的【連接】子菜單，netClient將創(chuàng)建線程A，初始化socket0，使用socket0請求數(shù)控系統(tǒng)服務器建立連接。當連接建立后，發(fā)送命令數(shù)據(jù)包(ATTR_HOSTPORT)，指定該連接為主連接。此時，線程A通知界面線程連接數(shù)控系統(tǒng)服務器已成功，接著進入select模型的循環(huán)中監(jiān)聽socket0，隨時接收數(shù)控系統(tǒng)服務器的應答數(shù)據(jù)包。用戶點擊【參數(shù)】按鈕，界面線程調用netClient的方法，通過socket0發(fā)送請求下載參數(shù)的命令數(shù)據(jù)包(PARAM_OPT)。服務器處理后，將發(fā)送命令數(shù)據(jù)包(PARAM_OPT)及相應參數(shù)數(shù)據(jù)到socket0。線程A的select模型監(jiān)聽到有數(shù)據(jù)來時，接收并解析命令數(shù)據(jù)包，判斷是下載參數(shù)的應答命令，繼續(xù)接收后續(xù)附帶參數(shù)信息的數(shù)據(jù)包，并壓入netClient的緩存隊列中。接收完畢后，線程A發(fā)送信號通知界面從參數(shù)信息緩存隊列中讀取參數(shù)并顯示。同理，用戶點擊參數(shù)窗口下的【上傳】按鈕，界面線程調用netClient的方法，通過socket0發(fā)送請求上傳參數(shù)的命令數(shù)據(jù)包(PARAM_OPT),接著發(fā)送附帶參數(shù)信息的數(shù)據(jù)包。服務器處理后，回發(fā)應答命令數(shù)據(jù)包(PARAM_OPT)，并回發(fā)成功上傳的參數(shù)信息數(shù)據(jù)包，線程A接收并解析命令數(shù)據(jù)包，接收參數(shù)信息，通知界面讀取參數(shù)緩存隊列，界面即確認成功上傳的參數(shù)。用戶需要采集并分析伺服數(shù)據(jù)時，點擊【采集】按鈕，此時，界面線程通過netClient的方法創(chuàng)建線程B，并初始化socket1，請求與數(shù)控系統(tǒng)服務器建立連接。連接成功后，發(fā)送命令數(shù)據(jù)包(ATTR_HOSTPORT)，指定socket0為其依附的主連接，即當socket0建立的連接斷開時，socket1會斷開連接并結束線程B。指定連接屬性后，線程B通知界面線程數(shù)據(jù)連接已就緒，接著進入select模型監(jiān)聽socket1，隨時接收數(shù)控系統(tǒng)服務器發(fā)送的數(shù)據(jù)包。界面線程得知數(shù)據(jù)連接已就緒后，通過netClient對象，使用socket1發(fā)送命令數(shù)據(jù)包(MONITOR_OPT)請求采集伺服數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)服務器解析命令數(shù)據(jù)包，開始從DSP循環(huán)讀取n組伺服數(shù)據(jù)，發(fā)送命令數(shù)據(jù)包和n組伺服數(shù)據(jù)包到socket1。線程B的select模型監(jiān)聽到socket1有數(shù)據(jù)到來，先接收并解析命令數(shù)據(jù)包，得知接著有n組伺服數(shù)據(jù)，再接收伺服數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包。每接收到一組，壓入伺服數(shù)據(jù)緩存隊列中，接收完n組伺服數(shù)據(jù)后，線程B發(fā)送信號通知界面線程可以取出伺服數(shù)據(jù)。

如圖3所示，用戶通過點擊【分析】按鈕，在彈出的窗口中選擇需要顯示的曲線。界面線程判斷當前伺服數(shù)據(jù)緩存隊列是否存在數(shù)據(jù)，若存在，調用對應的函數(shù)計算曲線縱坐標和橫坐標，并繪制到界面上的坐標系。若不存在，即在界面線程接收到網(wǎng)絡通信線程發(fā)送信號才從伺服數(shù)據(jù)緩存隊列讀取數(shù)據(jù)，同理，調用對應函數(shù)計算曲線縱坐標和橫坐標，并繪制到界面的坐標系。在伺服數(shù)據(jù)采集過程，客戶端軟件的網(wǎng)絡通信線程每接收到n組數(shù)據(jù)發(fā)送一次信號通知界面線程讀取數(shù)據(jù)并繪圖，實現(xiàn)了一個邊采集邊繪圖的過程，同時也不影響參數(shù)的上傳。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。