有關(guān)UG的POST后處理探討

2016-12-20 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

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一、后處理簡(jiǎn)述

無(wú)論是哪種CAM軟件,其主要用途都是生成在機(jī)床上加工零件的刀具軌跡(簡(jiǎn)稱刀軌)。一般來(lái)說(shuō),不能直接傳輸CAM軟件內(nèi)部產(chǎn)生的刀軌到機(jī)床上進(jìn)行加工,因?yàn)楦鞣N類型的機(jī)床在物理結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面可能不同,由此而對(duì)NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此,刀軌數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)處理以適應(yīng)每種機(jī)床及其控制系統(tǒng)的特定要求。這種處理,在大多數(shù)CAM軟件中叫做“后處理”。后處理的結(jié)果是使刀軌數(shù)據(jù)變成機(jī)床能夠識(shí)別的刀軌數(shù)據(jù),即NC代碼。

可見(jiàn),后處理必須具備兩個(gè)要素:刀軌——CAM內(nèi)部產(chǎn)生的刀軌;后處理器——是一個(gè)包含機(jī)床及其控制系統(tǒng)信息的處理程序。

UG系統(tǒng)提供了一般性的后處理器程序——UG/Post,它使用UG內(nèi)部刀軌數(shù)據(jù)作為輸入,經(jīng)后處理后輸出機(jī)床能夠識(shí)別的NC代碼。UG/Post有很強(qiáng)的用戶化能力,它能適應(yīng)從非常簡(jiǎn)單到任意復(fù)雜的機(jī)床及其控制系統(tǒng)的后處理。

二、UG/Post組成結(jié)構(gòu)

提到UG/Post后處理器,不得不簡(jiǎn)單的介紹一下MOM(Manufacturing Output Manager),即加工輸出管理器。MOM是UG提供的一種事件驅(qū)動(dòng)工具,UG/CAM模塊的輸出均由它來(lái)管理,其作用是從存儲(chǔ)在UG/CAM內(nèi)的數(shù)據(jù)中提取數(shù)據(jù)來(lái)生成輸出。UG/Post就是這種工具的一個(gè)具體運(yùn)用。MOM是UG/post后處理器的核心,UG/post使用MOM來(lái)啟動(dòng)解釋程序,向解釋程序提供功能和數(shù)據(jù),并加載事件處理器(EventHandler)和定義文件(Definition File)。

除MOM外,UG/post主要由事件生成器、事件處理器、定義文件和輸出文件等四個(gè)元素組成。一旦啟動(dòng)UG/POST后處理器來(lái)處理UG內(nèi)部刀軌,其工作過(guò)程大至如下:事件生成器從頭至尾掃描整個(gè)UG刀具軌跡數(shù)據(jù),提取出每一個(gè)事件及其相關(guān)參數(shù)信息,并把它們傳遞給MOM去處理;然后,MOM傳送每一事件及其相關(guān)參數(shù)給用戶預(yù)先開(kāi)發(fā)好的事件處理器,并由事件處理器根據(jù)本身的內(nèi)容來(lái)決定對(duì)每一事件如何進(jìn)行處理;接著事件處理器返回?cái)?shù)據(jù)給MOM作為其輸出, MOM讀取定義文件的內(nèi)容來(lái)決定輸出數(shù)據(jù)如何進(jìn)行格式化;最后,MOM把格式化好的輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定的輸出文件中。圖1描述了這些概念及內(nèi)容。

圖1 UG/post的工作過(guò)程示意圖

三、UG/Post的組成元素

下面進(jìn)一步介紹組成UG/Post的四個(gè)基本元素。

1.事件生成器

事件生成器是UG提供的一個(gè)程序,它從UG文件(Part)中提取刀軌數(shù)據(jù),并把它們作為事件和參數(shù)傳送給MOM。每一特定事件在機(jī)床運(yùn)行時(shí)將導(dǎo)致一些特別的機(jī)床動(dòng)作,存儲(chǔ)在與這個(gè)事件相關(guān)的參數(shù)中的信息用來(lái)進(jìn)一步確定這些特別的機(jī)床動(dòng)作。比如,一個(gè)“Linear-Move”事件將導(dǎo)致機(jī)床驅(qū)動(dòng)刀具沿直線移動(dòng),而具體移動(dòng)到的位置則由存儲(chǔ)在與此事件相關(guān)的參數(shù)X、Y、Z中的數(shù)值來(lái)進(jìn)一步確定。在這個(gè)例子中,事件生成器將觸發(fā)“Linear-Move”事件,并且將代表終點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)裝入相應(yīng)的參數(shù)X、Y、Z,然后這些信息傳送到MOM去處理。

UG/Post的事件很多,分為五大類:設(shè)置事件(Setup-event)、機(jī)床控制事件(MachineControl event)、運(yùn)動(dòng)事件(Move event)、固定循環(huán)事件(Cycle event)、用戶定義事件(User Defined event)等。有關(guān)事件及其相關(guān)參數(shù)的詳細(xì)描述,可參見(jiàn)UG的幫助文檔。

在進(jìn)行后處理時(shí),事件生成器生成各事件有一定的順序,并且這個(gè)順序是固定的,不能改變。其生成順序大致如下:

Start of Program

Start Post UDE's attached tothe program

Start of Group

Start Post UDE's attached tothe group

Machine Mode

Start of Path

Start Post UDE's attached tothe operation

First Tool (Tool Change,No Tool Change)

Load Tool

MSYS

Initial Move (Initial Move,First Move)

Tool Path

End Post UDE's attached tothe operation

End of Path

End Post UDE's attached tothe group

End of group

End Post UDE's attached tothe program

End of program

2.事件處理器

事件處理器是為特定機(jī)床及其控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一套程序。每個(gè)事件的處理函數(shù)必須包含一系列指令去處理用戶希望UG/Post處理的事件,這些指令將定義刀軌數(shù)據(jù)如何被處理,以及每個(gè)事件在機(jī)床上如何被執(zhí)行。

用來(lái)定義事件處理器指令的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是TCL(Toolcommand language)。TCL是一種解釋型的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,以其小巧、靈活、功能強(qiáng)大、易于擴(kuò)展、易于集成而聞名。當(dāng)UG/Post進(jìn)行后處理時(shí),TCL語(yǔ)言的解釋器充當(dāng)了UG/Post的轉(zhuǎn)換器。

對(duì)于用戶希望UG/Post去處理的每個(gè)事件,必須有一個(gè)TCL過(guò)程與之對(duì)應(yīng)。事件生成器觸發(fā)一個(gè)事件時(shí),MOM將調(diào)用與之對(duì)應(yīng)的TCL過(guò)程去處理該事件,并把與此事件相關(guān)的參數(shù)作為全局(Global)變量傳送給處理它的TCL過(guò)程。如果不希望事件處理器去處理某個(gè)特別的事件,在事件處理器中不要包含處理該事件的TCL過(guò)程或使該事件的TCL過(guò)程為空即可。另外,處理事件的TCL過(guò)程名必須與事件生成器觸發(fā)的事件名統(tǒng)一。比如,處理Tool change(換刀)事件的TCL過(guò)程名必須是MOM_tool_change。

3.定義文件

定義文件主要包含與特定機(jī)床相關(guān)的靜態(tài)信息。因?yàn)闄C(jī)床的多樣性,至少每類機(jī)床需要一個(gè)定義文件。大多數(shù)NC機(jī)床使用地址(Address)這一概念來(lái)描述控制機(jī)床的各個(gè)參數(shù)。比如,X地址用來(lái)存儲(chǔ)機(jī)床移動(dòng)時(shí)終點(diǎn)的X坐標(biāo)值。NC程序中的每個(gè)命令行通過(guò)改變地址的值來(lái)達(dá)到改變機(jī)床狀態(tài)的目的,而機(jī)床加工工件的過(guò)程實(shí)際上就是一系列機(jī)床狀態(tài)發(fā)生改變的過(guò)程。UG/Post實(shí)現(xiàn)了一定的機(jī)制,使用定義文件中的信息來(lái)格式化NC指令。正如事件處理器一樣, UG/Post的這種機(jī)制本質(zhì)上也是由TCL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的,只不過(guò)是TCL語(yǔ)言核心的擴(kuò)展。定義文件包含下列內(nèi)容:

(1)一般的機(jī)床信息,如機(jī)床是銑床還是車床,是三軸還是五軸等;

(2)機(jī)床支持的地址,如X、Y、Z、A、B、C、T、M等;

(3)每個(gè)地址的屬性,如格式、最大值、最小值等;

(4)模塊,它們描述多個(gè)地址如何組合在一起來(lái)完成一個(gè)機(jī)床動(dòng)作。比如,命令G01 X[Xval]Y[Yval] Z[Zval]完成一個(gè)直線移動(dòng)。

4.輸出文件

在UG/post執(zhí)行時(shí),即后處理時(shí),用戶指定一個(gè)文件來(lái)存儲(chǔ)后處理生成的NC指令,這個(gè)指定的文件就是輸出文件。輸出文件的內(nèi)容由事件處理器來(lái)控制,而輸出文件中NC指令的格式由定義文件來(lái)控制。

有了包含NC指令的輸出文件后,這個(gè)文件就可以傳送到機(jī)床上進(jìn)行加工了。

四、UG/Post的開(kāi)發(fā)方法

UG/Post的開(kāi)發(fā),其核心是TCL語(yǔ)言的運(yùn)用。如前所述,TCL是一種解釋型的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,由John K. Ousterhout于加洲大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)成功,目前由SUN微系統(tǒng)公司提供支持和維護(hù)。TCL是一款自由軟件,并且它可支持Unigraphics NX當(dāng)前支持的所有平臺(tái)。雖然本質(zhì)上都是使用TCL語(yǔ)言,但具體實(shí)現(xiàn)上卻有兩種途經(jīng):PostBuilder和手工編程

PostBuilder是UG系統(tǒng)為用戶提供的后處理器開(kāi)發(fā)工具。使用它用戶只需要根據(jù)自己機(jī)床的特點(diǎn),在GUI環(huán)境下進(jìn)行一系列的設(shè)置即可完成后處理器的開(kāi)發(fā)。值得一提是,使用PostBuilder不僅生成事件處理器文件(*.tcl)、定義文件(*.def),還生成一個(gè)特別的文件(*.pui)。這個(gè)文件是專供PostBuilder使用的,記錄著關(guān)閉PostBuilder時(shí)的配置,對(duì)后處理器來(lái)說(shuō),這個(gè)文件是多余的。關(guān)于PostBuilder的更多信息可參見(jiàn)UG幫助文檔。

手工開(kāi)發(fā)后處理器,就是直接用TCL語(yǔ)言編寫(xiě)事件處理器文件(*.tcl)和定義文件(*.def)。這要求用戶具有TCL語(yǔ)言的基本知識(shí),同時(shí),還要了解UG對(duì)TCL語(yǔ)言的擴(kuò)展部分。雖然手工開(kāi)發(fā)后處理器對(duì)用戶技能要求較高,但手工開(kāi)發(fā)靈活、方便,開(kāi)發(fā)的后處理器精煉、易懂、執(zhí)行效率高。

五、UG/Post的安裝及使用

一旦用戶結(jié)合自己的機(jī)床特性,使用TCL開(kāi)發(fā)好了后處理器,接下來(lái)就要考慮如何向UG系統(tǒng)安裝它,以及如何在UG系統(tǒng)中使用它了。

1.安裝后處理

為了使一個(gè)后處理程序能夠在UG中進(jìn)行使用,必須在后處理配置文件中注冊(cè)、安裝它。UG系統(tǒng)默認(rèn)的后處理配置文件及其在注冊(cè)表中的位置為${UGII_BASE_DIR}\MACH\ resource\postprocessor\template.dat。該文件中,“#”開(kāi)始的行為注釋行,其他每一行為一個(gè)后處理器注冊(cè)項(xiàng),其格式為:

后處理器名,包含路徑的事件處理器文件,包含路徑的定義文件

例如,MILL_3_AXIS,${UGII_CAM_POST_DIR}mill3ax.tcl,${UGII_CAM_POST_DIR}mill3ax.def。

2.使用后處理

當(dāng)后處理器安裝好后就可以使用了,具體的做法如下:打開(kāi)已經(jīng)做好加工操作(Operation)的UG文件,選取一個(gè)或多個(gè)加工操作,點(diǎn)擊 “Manufacturing Operations”工具條上“UG/POSTpostprocess”圖標(biāo)(見(jiàn)圖2),出現(xiàn)如圖3所示的對(duì)話框,在對(duì)話框中選取特定機(jī)床的后處理器以及輸入輸出文件的名稱,點(diǎn)擊Ok或Apply即可生成輸出文件。

六、結(jié)束語(yǔ)

UG后處理是UG/CAM應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一,隨UG系統(tǒng)提供的后處理器一般不能適應(yīng)各企業(yè)的機(jī)床多樣性,因此學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)和維護(hù)UG后處理器是各UG/CAM用戶必須注意的環(huán)節(jié)。

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