有關UG的POST后處理探討

2016-12-20 by:CAE仿真在線來源:互聯網

有關UG的POST后處理探討

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一、后處理簡述

無論是哪種CAM軟件,其主要用途都是生成在機床上加工零件的刀具軌跡(簡稱刀軌)。一般來說,不能直接傳輸CAM軟件內部產生的刀軌到機床上進行加工,因為各種類型的機床在物理結構和控制系統方面可能不同,由此而對NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此,刀軌數據必須經過處理以適應每種機床及其控制系統的特定要求。這種處理,在大多數CAM軟件中叫做“后處理”。后處理的結果是使刀軌數據變成機床能夠識別的刀軌數據,即NC代碼。

可見,后處理必須具備兩個要素:刀軌——CAM內部產生的刀軌;后處理器——是一個包含機床及其控制系統信息的處理程序。

UG系統提供了一般性的后處理器程序——UG/Post,它使用UG內部刀軌數據作為輸入,經后處理后輸出機床能夠識別的NC代碼。UG/Post有很強的用戶化能力,它能適應從非常簡單到任意復雜的機床及其控制系統的后處理。

二、UG/Post組成結構

提到UG/Post后處理器,不得不簡單的介紹一下MOM(Manufacturing Output Manager),即加工輸出管理器。MOM是UG提供的一種事件驅動工具,UG/CAM模塊的輸出均由它來管理,其作用是從存儲在UG/CAM內的數據中提取數據來生成輸出。UG/Post就是這種工具的一個具體運用。MOM是UG/post后處理器的核心,UG/post使用MOM來啟動解釋程序,向解釋程序提供功能和數據,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元素組成。一旦啟動UG/POST后處理器來處理UG內部刀軌,其工作過程大至如下:事件生成器從頭至尾掃描整個UG刀具軌跡數據,提取出每一個事件及其相關參數信息,并把它們傳遞給MOM去處理;然后,MOM傳送每一事件及其相關參數給用戶預先開發好的事件處理器,并由事件處理器根據本身的內容來決定對每一事件如何進行處理;接著事件處理器返回數據給MOM作為其輸出, MOM讀取定義文件的內容來決定輸出數據如何進行格式化;最后,MOM把格式化好的輸出數據寫入指定的輸出文件中。圖1描述了這些概念及內容。

圖1 UG/post的工作過程示意圖

三、UG/Post的組成元素

下面進一步介紹組成UG/Post的四個基本元素。

1.事件生成器

事件生成器是UG提供的一個程序,它從UG文件(Part)中提取刀軌數據,并把它們作為事件和參數傳送給MOM。每一特定事件在機床運行時將導致一些特別的機床動作,存儲在與這個事件相關的參數中的信息用來進一步確定這些特別的機床動作。比如,一個“Linear-Move”事件將導致機床驅動刀具沿直線移動,而具體移動到的位置則由存儲在與此事件相關的參數X、Y、Z中的數值來進一步確定。在這個例子中,事件生成器將觸發“Linear-Move”事件,并且將代表終點位置的數據裝入相應的參數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:設置事件(Setup-event)、機床控制事件(MachineControl event)、運動事件(Move event)、固定循環事件(Cycle event)、用戶定義事件(User Defined event)等。有關事件及其相關參數的詳細描述,可參見UG的幫助文檔。

在進行后處理時,事件生成器生成各事件有一定的順序,并且這個順序是固定的,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床及其控制系統開發的一套程序。每個事件的處理函數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據如何被處理,以及每個事件在機床上如何被執行。

用來定義事件處理器指令的計算機語言是TCL(Toolcommand language)。TCL是一種解釋型的計算機語言,以其小巧、靈活、功能強大、易于擴展、易于集成而聞名。當UG/Post進行后處理時,TCL語言的解釋器充當了UG/Post的轉換器。

對于用戶希望UG/Post去處理的每個事件,必須有一個TCL過程與之對應。事件生成器觸發一個事件時,MOM將調用與之對應的TCL過程去處理該事件,并把與此事件相關的參數作為全局(Global)變量傳送給處理它的TCL過程。如果不希望事件處理器去處理某個特別的事件,在事件處理器中不要包含處理該事件的TCL過程或使該事件的TCL過程為空即可。另外,處理事件的TCL過程名必須與事件生成器觸發的事件名統一。比如,處理Tool change(換刀)事件的TCL過程名必須是MOM_tool_change。

3.定義文件

定義文件主要包含與特定機床相關的靜態信息。因為機床的多樣性,至少每類機床需要一個定義文件。大多數NC機床使用地址(Address)這一概念來描述控制機床的各個參數。比如,X地址用來存儲機床移動時終點的X坐標值。NC程序中的每個命令行通過改變地址的值來達到改變機床狀態的目的,而機床加工工件的過程實際上就是一系列機床狀態發生改變的過程。UG/Post實現了一定的機制,使用定義文件中的信息來格式化NC指令。正如事件處理器一樣, UG/Post的這種機制本質上也是由TCL語言來實現的,只不過是TCL語言核心的擴展。定義文件包含下列內容:

(1)一般的機床信息,如機床是銑床還是車床,是三軸還是五軸等;

(2)機床支持的地址,如X、Y、Z、A、B、C、T、M等;

(3)每個地址的屬性,如格式、最大值、最小值等;

(4)模塊,它們描述多個地址如何組合在一起來完成一個機床動作。比如,命令G01 X[Xval]Y[Yval] Z[Zval]完成一個直線移動。

4.輸出文件

在UG/post執行時,即后處理時,用戶指定一個文件來存儲后處理生成的NC指令,這個指定的文件就是輸出文件。輸出文件的內容由事件處理器來控制,而輸出文件中NC指令的格式由定義文件來控制。

有了包含NC指令的輸出文件后,這個文件就可以傳送到機床上進行加工了。

四、UG/Post的開發方法

UG/Post的開發,其核心是TCL語言的運用。如前所述,TCL是一種解釋型的計算機語言,由John K. Ousterhout于加洲大學伯克利分校開發成功,目前由SUN微系統公司提供支持和維護。TCL是一款自由軟件,并且它可支持Unigraphics NX當前支持的所有平臺。雖然本質上都是使用TCL語言,但具體實現上卻有兩種途經:PostBuilder和手工編程

PostBuilder是UG系統為用戶提供的后處理器開發工具。使用它用戶只需要根據自己機床的特點,在GUI環境下進行一系列的設置即可完成后處理器的開發。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),還生成一個特別的文件(*.pui)。這個文件是專供PostBuilder使用的,記錄著關閉PostBuilder時的配置,對后處理器來說,這個文件是多余的。關于PostBuilder的更多信息可參見UG幫助文檔。

手工開發后處理器,就是直接用TCL語言編寫事件處理器文件(*.tcl)和定義文件(*.def)。這要求用戶具有TCL語言的基本知識,同時,還要了解UG對TCL語言的擴展部分。雖然手工開發后處理器對用戶技能要求較高,但手工開發靈活、方便,開發的后處理器精煉、易懂、執行效率高。

五、UG/Post的安裝及使用

一旦用戶結合自己的機床特性,使用TCL開發好了后處理器,接下來就要考慮如何向UG系統安裝它,以及如何在UG系統中使用它了。

1.安裝后處理

為了使一個后處理程序能夠在UG中進行使用,必須在后處理配置文件中注冊、安裝它。UG系統默認的后處理配置文件及其在注冊表中的位置為${UGII_BASE_DIR}\MACH\ resource\postprocessor\template.dat。該文件中,“#”開始的行為注釋行,其他每一行為一個后處理器注冊項,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

當后處理器安裝好后就可以使用了,具體的做法如下:打開已經做好加工操作(Operation)的UG文件,選取一個或多個加工操作,點擊 “Manufacturing Operations”工具條上“UG/POSTpostprocess”圖標(見圖2),出現如圖3所示的對話框,在對話框中選取特定機床的后處理器以及輸入輸出文件的名稱,點擊Ok或Apply即可生成輸出文件。