数控程序解释器的研究与实现.pdf

数控程序解释器的研究与实现 黎水平，王宇洋 武汉理工大学机电工程学院，武汉（430070 ） E-mail ： yuyangwang2002@163.com 摘 要：随着开放式数控系统的发展,作为数控系统的组成部分之一的数控代码解释器关系 到加工效率、加工质量,是解析用户代码的必要途径,具有重要的作用。数控程序编译水平及 效率是影响数控加工效率的一项重要因素。针对高级语言开发数控代码编译系统的局限性, 本文把编译技术引入到数控代码编译中，本文在论述数控程序解释器功能的基础上，详细说 明数控程序解释的框架和实现思路，介绍一种数控代码解释的方法，这种方法以微软推出的 GRETA 正则表达式类库为匹配和分析工具，构造了解释器的词法和语法分析模块。采用 C 语言开发翻译程序，实现了NC 代码的解释过程。该解释器程序具有良好的可靠性、通用性。 关键词： 数控代码，解释器，GRETA ，正则表达式 中图分类号：TP391 1 引言 数控程序记录了数控加工的一切必要信息：零件加工的工艺顺序，运动轨迹与方位，工 艺参数（转速，进给量和切削速度）以及辅助功能（换刀，变速，切削液的开启）。在CNC 系统中，无论是自动生成还是手工编制的数控程序，计算机都无法直接根据数控程序进行加 工，必须通过解释程序提取数据，转换为计算机可以执行的程序，以供计算机进行加工仿真 或控制机床加工实际零件。 因此数控 G 代码解释器是数控系统的重要模块[1] 。数控机床通 常使用 G 代码来描述机床的加工信息,如走刀轨迹、坐标系的选择、冷却液的开启等, 将 G 代码解释为数控系统能够识别的数据块是 G 代码解释器的主要功能 本文分析 G 代码解释器的功能，采用解释的方式，将微软公司研发的 GRETA 正则表达 式类库函数作为匹配和分析工具，开发出一种匹配速度快、精度高、具有较强的通用性和兼 容性的 NC 代码编译器。 2 G 代码解释器的功能分析 解释器的主要功能是以程序段为单位处理用户程序，将其中的轮廓信息 （如起点、终点、 直线或圆弧）、加工速度和辅助功能信息，翻译成计算机处理的格式，存放在制定的内存专 [2] 用区域 。解释器通常主要由语法分析器、词法分析器以及加工信息储存表组成。它的各组 成部分功能如图 1 所示。 图 1 解释器功能结构图 （1）词法分析 词法分析任务是对数控程序段进行初级错误检查。词法检查主要是检查 G 代码中每一 指令字中的地址符，及其后面的数字类型，数字范围是否符合 G 代码中的规则，如在程序 中地址符后的XYZ 的坐标值不能超过机床本身最大的工作行程等。 （2 ）语法语义分析 语法分析任务是在词法分析的基础上，根据数控指令的规则对数控代码进行逐行检查， - 1 - 检查出一些较高级的语法错误。语法检查主要是检查数控指令是否符合数控系统的语法规 则。例如 G 代码中一般要求字母要大写，指令的某些参数必须要明确指定。程序开始有程 序开始字符，结束有程序结束字符，还有检查 G 代码指令必须符合逻辑，如圆弧插补指令 中指定要插补的圆弧必须要存在。还有加工过程中不得发生过切，干涉碰撞等。 （3 ）加工信息提取 制定数据结构来存储 NC 代码加工相应的信息。经过词法、语法检查后合格的程序段, 为下一步提供插补的原始数据和用于辅助控制的信息，需要准确方便地读取 NC 代码中的各 种信息和参数。 3 G 代码解释器的总体框架 G 代码的解释思路是将程序段的数控加工程序依次读出，经词法、语法检查后将将加工 时所需要的一切指令和坐标信息存储。其具体解释过程如下： （1）逐行读入NC 程序，进行预处理，过滤去除注释及空格，得到有效的字符程序段 （2 ）执行词法检查和语法