外文翻译.docx
《外文翻译.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《外文翻译.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
外文翻译
基于构架和组成对开环数控系统的研究
通过分析开放式计算机数控（CNC）系统和架构/构件的软件重用技术的发展现状，本文研究了基于该技术的开放式数控系统。
采用领域工程方法，数控系统始终是组织与数据通信，其中起着关键环节的作用。
此外，从其中一个开放的数控系统的可重复使用的体系结构被提取。
另外，根据结构是实例化到可重复使用的数据通信组件，其不同于一般的架构。
该面模的排序，表达，存储和数控系统组件的检索进行了介绍。
结合上文的所有有用的信息，开放式数控系统的集成开发平台的构建。
支持该平台，开发开放式数控系统的工作流程包括两个相互关联的课程：
可重复使用的数控组件的开发，以及应用系统与这些可重用组件的建设。
此外，数控应用系统的MS-Windows上的实时能力可以通过这个平台进行测试。
1说明
由于硬件技术的快速发展，计算机数字控制（CNC）系统的复杂性，与第三方软件，频繁的开发，以及工艺间的快速式竞争的兼容要求的增加数控系统制造商都不得不尽最大努力，不断提高他们的系统的质量，缩短产品开发周期。
因此，开放式架构正在成为数控技术的当前趋势，其主要目标是建立一个统一，重组系统平台。
开发与开放式架构平台，数控应用系统将变得更加模块化和灵活，因此该系统的用户将被允许选择功能模块，甚至整合，修改和扩展系统的功能，以满足不同的应用需求。
对开放式数控系统的最高最新的意见可作如下的结论：
（1）开放式数控系统灵活的硬件和软件，因此它不只是让硬件改变它的基本配置，也可以让软件来改变各级控制。
（2）开放式数控系统具有真正意义上的录入和播放兼容性。
（3）开放式数控系统的标准化，以让第三方开发新的硬件和软件，能满足其要求。
（4）开放式数控系统具有集成的部分本标准的级别其它组件的能力，并且还可以共享的组件之间的数据。
（5）开放式数控系统可与其他系统在系统层次合作。
鉴于上述原因，我们把它作为自然的，建立一个开放式数控系统模型
特殊数控领域可能是一个可行的方法。
在另一方面，软件复用是在软件开发，尤其是在同一个域中的过程中应用程度深，因为新的系统总是与前一个非常亲密的关系[5]。
它正逐渐确信，整个系统架构的设计和规格更多比算法和数据结构的公司，软件系统的规模和复杂性日益升级的选择很重要。
因此，软件架构的重要性正在被确认的背景。
该体系结构/组件技术已经迅速发展在众多的软件重用技术在最近几年有很广泛的应用。
基于对开放式数控系统和软件体系结构/构件重用技术的上述观点，开放式数控系统和开发数控系统的集成平台的体系结构进行了研究在本文将进行陈述。
2开放式数控系统基于架构/组件软件重用技术
2.1软件重组和架构/组件软件重组技术
软件体系结构是指整体结构设计和系统的抽象规范的划分。
这是一个宏观的描述为软件系统的组成，体系结构和工作模式。
总之，在软件体系结构描述了组件和系统中的这些组件之间的内在关系。
基于体系结构的软件开发转移的重点从代码行，以更大粒度的建筑元素（例如，组件），以及这些元素之间的相互联系的整体结构。
发展的基调是构建可重用的软件体系结构;它强调分析和设计，而不是代码重用的限制的可重用性。
组件是一个单位，是在功能上相对独立。
可以清楚地识别，并且可以在软件系统中重复使用。
它可能是一个类，一个类树，框架，或一个通用模块。
随着嵌入式理解为软件复用，组件的概念不再局限于代码组件，而是扩大到需求，架构，文档，测试计划，测试用例和数据，以及其他有用的信息，以发展激活。
基于构架/构件技术的软件复用包括两个相关的过程：
可重复使用的组件和应用系统的可重用组件开发的发展。
软件体系结构/组件技术在发展过程中的功能可以显示为图2-1所示，首先，特殊域与域工程方法进行分析，这个特殊领域的软件结构可以得到。
然后组件开发，整理和存储的过程中可以被引导以这种架构。
当一个新的应用系统需要开发一些相关的组件中搜索和提取域组件库和/或其他一般的组件库，下面是相应的组件将被选中并修改适应，最后，将这些组件组装在一个新的应用系统。
图2-1软件体系结构/组件技术在发展过程中的功能
2.2数控系统开放性的软件重用技术要求在一个特殊的领域
开放系统技术的第一个原则是适用的接口标准在系统开发过程中，并根据在此期间接口标准使用的实现。
这为系统开发的设计决策和系统进化了稳定的基础，也同时系统（子系统）之间的保证互操作。
从20世纪80年代，在开放式数控系统的研究项目已载列于世界此起彼伏，其中一些有较大影响，如OMAC美国，欧洲OSEC和日本的OSACA。
日本的OSACA实现由通信系统任务域之间的数据通信，其系统模型基于分层结构的基础上，该模块的这些数据结构的应用系统和内部运行机制的各个功能模块的所有数据结构必须彻底定义它需要复杂的配置体系的建立和维护应用系统的松散拓扑结构。
现在，软件重用技术可以理想地支持开放式架构系统，特别是符合标准的接口可以很容易地集成到系统中'即插即用'的方法，这是一个黑箱复用的组件。
以这种方式，组件可以独立地根据接口标准开发的。
它被誉为是实现数控系统的开放性的潜在方式是基于构架/构件技术的软件重用。
数控系统的开放性是一致的与三只手软件复用，如下所示：
（1）在以前的版本，加入新的功能，以产生一个新的CNC系统版本，以适应一些新的要求的基础。
（2）修改与正在运行的平台相关联的部分，以使软件可以在另一个系统平台上运行。
（3）将数控系统的一些软件（或其组成部分）到另一个数控应用系统，不断发展的旧系统到新系统中具有不同的功能和用途。
3分析和建模的数控系统体系结构基于领域工程
这是非常重要的，以获得正确的体系结构的系统设计。
和领域工程的方法必须采用分析的数控系统，以获得正确的系统架构。
域是指一套涵盖具有类似需求的应用系统功能区。
领域工程包括三个主要阶段：
领域分析，领域设计和领域实现。
领域分析和建模的过程中，重要的问题是要实现开放式数控系统的关键环节。
3.1将代理数据通信作为组织开放式数控系统的关键环节
通过分析典型的数控系统与领域工程方法,我们可以发现,数控系统的进程和线程可以有组织的数据通信,作为关键环节的功能组件。
这种类型的组织的优点是显示如下:
（1）由于软件集成通过组件的发展方向，数据通信模块可以被用作一个骨架组织的系统;这使得系统组织比前者更容易。
（2）代理数据通信为纲，系统不再是一个层次结构。
每个其他模块只有与数据通信模块连接的接口。
开发者只需要注意这个接口不考虑其他模块的组织模式。
（3）它是足以限定数据通信模块的接口，详细为一个系统。
根据接口，什么开发人员需要做的是开发独立的模块，在其中有没有需要定义的内部数据结构，建立基于这些数据结构彻底的内部运行机制。
（4）整个系统的拓扑关系将被严格定义的，如果本系统中的数据通信被确定。
它保证了软件部分的互操作性。
我们强调系统中的每个模块的自主权。
所谓自主性是指每个模块是一个独立个体，它可以独立确定其目标和目标值，甚至做出决定，一个计划，一个动作本身来实现目标，并能以任何意外反应，因为其行为是可控的。
有没有函数调用和内存份额之间的自治模块。
所有的信息通信是通过数据通讯模块。
每个模块只能是替代状态：
正在运行或睡眠。
模块自身监督两种状态。
的关键环节-数据通信模块，具有相同的特征了。
数控系统的功能模型，其作用的数据通信模块作为其关键环节的显示如图3-1所示，数据通信的功能模块有几个组件接口。
这些接口可以与其他功能性成分，如G-代码解释器组件，刀具补偿分量和内插部件等输入和输出的每个组件的数据连接与通过其接口的关键环节交换得以实现;数据通信模块从每个接口读取数据并发送回自主。
只有两种基于所述功能模型各种领域性的行为：
（1）发送/接收数据信息和控制信息;
（2）配套活动，如PLC编程，G代码文件管理和编辑，参数设置等。
如图3-1数据通信模块作为其关键环节
3.2从数据通信模块中提取系统架构
强调系统功能由组件和组件来实现必须是自治的，我们可以通过启动与开放式数控系统的关键环节-数据通信模块分析了数控系统的体系结构。
组件分区的原则是使函数的最小耦合和最独立组件之间，做出了巨大的努力，让组件功能独立的营运数据流。
组件的设计应遵循该领域的通用技术标准。
作为一个例子，基于MSWindows2000和高性能的运动控制卡数控系统的体系结构将在下文进行分析。
整个系统的组织与数据通信模块。
该架构描述了全局系统组织，系统控制结构，构件之间的通信及其协议，组件的同步，该组件的功能的分配，组件的物理分布，组件的集成，整个系统的可伸缩性等。
首先，域和外部元件之间的关系进行了分析，如操作环境和数据要求。
可变性也将被评估。
域范围确定后，该域的应用共同性和差异性进行分析，它包括域特征，领域知识信息和被请求来实现应用程序域中的数据的需求信息，操作数据和控制流。
在此基础上，对后续工程正在确定并发进程和面向领域的通用模块，定义流程，分发获取的特征，功能和这些进程和模块的数据对象，提供域中的应用软件解决方案，最后发展领域的架构模型。
被提取的开放式数控系统的体系结构如图3-2所示，数控系统软件可分为两部分：
对计算机的CPU，而在高性能运动控制卡的DSP运行的下部运行的上部。
它是多过程和多线程的多任务系统。
系统组件可以分为四种类型：
设备驱动器组件，其基本组成部分，数控域的通用组件，以及特殊应用程序组件。
数控系统硬件设备驱动程序程序标准化组件。
因此，用户可以选择和设置设备驱动程序组件运行的其它通用部件。
图3-2开放式数控系统的体系结构
其基本组件是那些实现计算机系统的常用功能，如互联网络通讯组件，文件管理组件和奇异的硬件测试组件。
域共性成分是那些实现数控系统的域常用功能。
这些组件是数控系统收购领域工程分析中最重要的成就。
通常，它包括数据通信组件，人机界面组件，任务调度组件，G代码解释组件，插组件，刀具补偿元件，运动控制部件，诊断组件，PLC程序的解释和编译元件，PLC的执行元件，参数设置组件，数据库操作组件，实时误差补偿元件等。
特殊的应用程序组件是那些为一些特殊的应用开发的，如螺旋伞齿轮的计算组件。
3.3实例化开放CNC系统数据通信的体系结构组件
目前，有四种类型的描述和表示的软件体系结构：
（1）数字表达与矩形和定向线段绘制;
（2）在模块路径语言，链接传统的编程语言模块;
（3）特殊的软件体系结构描述语言（SADL），面向对象技术结合传统的程序设计语言的开发经验;
（4）系统描述语言基础上的组件。
第一类是经常采用，但“数字+字母标注''的方法始终是随机的，不是正式的，即不严格。
其他类型的缺点是不直观。
我们实例化各类建筑的相关系统的数据通信组件（次），从而导致了软件架构成为抽象意义没有更多的概念模型，但它可以宇宙法则由其他组件重用的程序代码。
由于开发环境的不同，每个抽象体系结构对应于至少一个数据通信部件，并且每个数据通信组件对应于只有一个唯一的系统抽象体系结构。
4数控系统组件的分类和恢复
4.1数控系统组件的分类
4.1.1组件的分类
分类是建设和维护组件的目录信息的活动，以及构件检索方法取决于组件的表达和分类，因此成分分类有利于管理，存储，检索和组件的理解。
这里是一个很大的分类模式，它是刻面分类的，被广泛应用。
刻面分类模式是由一组小面描述的组件的本质特征的。
每个面由不同方面分类的组件库组件。
在所谓的面是由一组基本术语（即关键字）的一个术语空间。
每个组件都可以由一个或多个方面，每个小刻面（小面术语是一个确定的集合）进行划定，并且每个小面反射的方法，以在库分类部件。
因此，用户能够直观地指定要由不同的视图中检索的组件。
其结果是，此过程也将便于用户理解的组件。
刻面分类有特点，根据组合数学如下：
（1）面必须表达在组件库中的所有组件，并充分肯定，即它是一个可以被归类在面的每个组件。
（2）每个方面的关联与一个术语空间。
任何两个学期的空间是正交的，这意味着职权的一个方面的变化不会影响任何其他方面的长远空间。
（3）一个刻面的术语空间是线性和无限的空间。
术语可以动态添加或删除。
（4）每个组件的所有方面必须预先定义;这是不允许的，当组件进行分类存在着不确定的方面。
但查询时，用户可以通过随机数方面的查询。
（5）当一个组件库管理器组件进行分类，他的目标应该是在每一个方面，从长期空间选择合适的（一个或多个）的条款，从而完成组件的封装工作。
（6）条款的术语空间目前根据一般特殊关系的树状分层结构。
每学期伴随着同义词不定数。
4.1.2数控系统组件模式方面的分类
根据上述的刻面分类法，刻面分类为数控系统组件提出，并且可以通过BNF表示如下：
CNC组件（成分标识，组件功能，组件应用环境中，组件的实现，组件层次结构，组件的信息，部分版本的关系）。
（1）成分鉴定：
组件识别唯一标志着数控组成部分，主要包含以下属性：
（a）组件ID号：
别人区分数控组件。
（b）成分名称：
相同类型的数控部件不能拥有相同的名称，但这些不同类型的可以拥有相同的名称。
（c）实体类型组成：
确定组件的实体类型，如源代码文件，目标文件，库文件等;（e）该版本号：
在组件系列组件的相关版本号。
（f）适用机床款式：
包括车床，铣床等。
（2）组件功能：
该组件的功能是收集的在其原始的和可能的软件系统的组件提供的软件功能。
任何组件在组件库必须提供一个或多个功能。
功能方面的条款大多是由由组件的制作者/供应商提供的组件功能的关键字。
对于根据本条款，功能上应该尝试从更高的抽象层次上体现了组件的用法。
根据功能划分，数控系统组件可以分为G代码解释器组件，刀具补偿分量，速度预处理成分，插值部件，位置控制元件，人机接口部件，诊断组件等等。
因而，其中功能可以作为一个方面。
作为内插部件，根据不同的算法，它们可以采用线性插补，圆弧插补，抛物线插值，以满足高精度的要求，椭圆插补等。
不同的部件可以采用一个或多个算法。
（3）组件应用环境：
组件应用环境是必须使用时，应提供的硬件和软件平台（包括理解/组装/修改）组件。
只有当这取决于特定的应用环境中，可以在组件库中的每个部件被重新使用。
源代码级的连通用零部件还必须依赖于特殊的编译系统。
应用环境大多包含以下属性：
（a）组件的硬件环境。
（b）组分的操作系统环境。
（c）数据库平台。
（d）网络环境。
（e）编译和链接的环境。
（4）组件的实现：
实现构件描述与实现一些信息，而且大多包含以下属性：
（a）开发语言/软件工具。
（b）组件参数类型：
描述数控组件的参数样式是否是可选的，接口参数和详细的报价方法。
（c）上下文环境：
即在程序级的上下文环境中，必须由系统提供的，如果组件组装。
（d）形式：
组件及其相互关系，如类，类树，框架，模块的组合物。
（e）表示：
这是用来描述组件的内容形式，如数字，文字。
（5）组件层次结构：
组件层次结构是组件的抽象级别亲属的软件开发过程。
因为在层次结构方面的条款相对简单，组件库管理器通常会列举它们。
当前层次结构条款包括：
（a）分析；（b）设计；（c）编码；（d）检测；（e）组件的信息：
零件信息描述数控组件，在创建时，比如一些特定的历史信息，而这些信息大多含有以下属性：
（a）有关组件开发人员和开发部门的信息。
（b）组件的生产日期。
（c）组件仓储日期。
（d）元件尺寸。
（e）组件样式，包括设备驱动器组件，碱性成分，域共性元件，特殊应用程序组件等。
（7）组分版关系：
各组分的版本就表明具有相似功能的部分的序列之间的关系，而且大多包含以下属性：
（a）关联的版本。
（b）先锋版。
上述方面彼此完全隔离，所以他们充分体现相关重用组件的特点，并适应开放式数控系统的组件库的开发。
包含在每个方面特性是其第一级期限;条款及他们的小辈条款之间的关系是一个通用的特殊树类型。
举例来说，'开发语言''的组件实该项的效果一般，而开发语言可以是C，C++，Java语言，Fortran语言，ASM等，这是进一步的解释术语''开发语言''（具体的）。
对这样一个题目：
用C++语言采用抛物线插值算法''''发展插值成分。
通过分析，我们可以提取的元素在组件功能方面：
插值抛物线算法;并在组件的实现方面的因素：
开发语言C++。
4.2组件恢复
在组件重用的过程中，我们首先应该提取一组关键字从给定要求的功能规格，然后搜索符合现有组件的要求收集，根据这些关键字的候选组件。
如果只有一个组件符合所有要求，发现有，然后选择它。
但通常有一个以上的候选组件，每个候选人只能部分满足用户的要求。
在这种情况下，我们应该做一些评估，如在何种程度上候选组件满足用户的要求，工作量进行修改等。
根据评估，我们可以列出候选组件，用户可以选择需要最少的工作量来完成修改和重复使用的组件。
下面对算法过程的解释：
开始搜索在组件库通过匹配方法
返回一组元件的满足匹配谓词
计算匹配的每个组件的程度
选择最好的元件
修改为适应所选组件
结束
即提交永久的签名匹配的方法首先可以检索组件（包括搜索在组件库，匹配度计算）时，可以用来匹配元件：
从成分提取属性信息被称为签名，检索时，用户匹配他们的检索要求与组件签名。
签名匹配的定义如下：
如果给定一个签名查询Q，匹配预测M，组件库C，通过签名匹配，返回组件收集C，它符合匹配条件的预测。
适应性修改是修改不符合使用要求符合，例如源代码组件，二进制组件的界面修改，重新包装组件等的修改选定的组件。
5在集成平台上对开环数控系统的组件与构架的开发
在集成平台上开发数控系统整个流程包括两个相关的方面：
可重复使用的数控系统部件的开发，建设和应用系统的可重用组件。
一个应用系统的实时能力可以通过集成的开发平台所提供的数控查看软件进行监控。
5.1CNC组件方面的开发
首先，数控领域工程方法分析，数控系统的体系结构被提取。
然后，该数控系统的体系结构将被实例化的数据通信的组成部分。
这个过程是定义数据通信部件，并详细其内部运行控制算法的接口。
数据通信组件可以通过需求的规定，文件，源代码，二进制代码等来表示数据通信组件的详细定义的接口可以充当主要的技术规范来创建其它组件，在通过文件，源代码表达了同样的时间和数据结构等，全部形成在所述过程中的结构和部件进行排序，并存储在一个体系结构/组件库。
系统日常管理和维护，包括组件的查询，删除，修改，采购，创造新的，依此类推。
5.2通过可靠的组件开发数控应用系统
应用于上述的数控系统集成开发平台，开发CNC应用系统的过程可以分为两个阶段：
第一阶段是框架的生成，也就是说，最适合的系统结构，根据新系统的要求和系统架构的体系结构/组件库支持的选择，并且在数据通信部件被提取。
如果需要的话，体系结构和对应的数据通信部件必须被修改。
该过程如下所示：
（1）分析了新系统的要求，获得的关键字，并与建筑/组件库的相应条款替换关键字。
（2）根据收集由步骤1得到的职权，搜索和检索合适的体系结构从体系结构/组件库收集。
（3）如果该架构集合只有一个元素时，它被选择，并且如果有一个以上的元素，每一个元素具有被评估，并且最好1可以得到。
（4）如果该架构集合由步骤2中得到的是空，一个新的架构将被创建，并会被加入到该体系结构/组件库。
（5）正在根据收集的条款，数据通信，数控系统的组成部分聚集可以得到。
（6）如果数据通信部件收集了仅一个元件，它被选择，并且如果有一个以上的元素，每一个元素具有被评估，并且最好1可以得到。
（7）如果数据通信的组件集合由第5步得到的是空，一个新的数据通讯组件将被创建或购买，并会被加入到该体系结构/组件库。
（8）该体系结构和组件，根据适应性修改，以及一个新的改变的结构和新的组件将被添加到体系结构/组件库太多。
第二阶段是集成和组装。
以所获得的通讯组件的接口要求，作为规范，其它功能组件可以检索和提取架构/组件库。
此外，一些组分可以开发或购买用于这样的应用程序。
然后获得组件的可调性，它们都集成和组装。
最后得到一个新的系统。
该过程可以表示如下：
开始
对于由所述数据所需的每个接口通信组件
从接口提取物提取长期收集
根据长期收集检索功能组件
获取功能组件收集如果集合为空
开发或购买新的部件
新组件入库
其他
评估功能收集
提取的唯一功能元素
如果
修改适应新的要求，选定的组件
结束
整合，组装，配置。
然后获取一个新的应用系统
结束
从上面的算法，它可以被发现，数控应用系统的开发过程中涉及数控组件的开发的一些工作。
5.3对CNC的应用系统进行实时分析
有中数控系统的模块严格的时间关系。
有些模块必须定期执行，而其他模块必须及时''提供的数据对其他模块或接收来自其他模块的数据运行''。
的执行顺序必须提前定义的单任务操作系统环境下，但现代数控应用系统是一个多任务系统一般，它的实时性是确保了任务优先级抢占和同步控制。
通常，数控系统的模块被定义为一个任务。
例如，在Windows2000操作系统一个简单的数控系统可分为位置控制任务，可编程机床控制器（PMC）的任务，数据通信任务，插补任务，刀具补偿任务，G代码解释的任务，用户界面（UI）的任务等。
这些任务包括两类：
周期性任务和非周期性任务。
的任务，例如，位置控制和对PMC通常被设计为周期性任务。
在另一方面，根据与响应时间的要求，任务可分为实时任务和非实时任务，更远更多，实时任务包括硬实时和软实时。
硬实时任务往往具有较高的优先级，并且需要更短的执行时间。
不能被打断的任务可通过使用任务抢占锁的保护。
非实时任务可以通过实时被抢占。
在上述的数控系统，位置控制，插补和PMC的任务是硬实时;而数据通信，刀具补偿和G代码解释器的任务属于软实时和UI任务可以被视为非实时。
在开放式数控系统的集成开发平台，我们实现与MS-Windows上，从而数控系统可以测试它是否能达到实时性要求下的内核对象技术任务的监控功能执行状态。
该软件被命名为''数控查看''。
上述的数控系统的结果被显示为图5，根据任务排优先从上而下，在''''空闲表示该数控系统的所有任务没有运行，时间图的坐标为毫秒。
处于正在执行状态的任务被示为实横线，任务抢占锁定期间被示出为线的正方形，在挂起状态的任务被示为跨线，在延迟状态的任务所表现出点画线表示该任务给了一个信号量。
数控系统采用一个辅助硬件定时器来触发硬实时任务。
6结论
随着开放式数控技术和组件技术的发展，它们的结合已经成为数控系统的新趋势今天。
该组件重用技术大大降低了开发者的工作量，缩短了数控系统的开发周期，提高了开发效率和系统稳定性。
应用领域工程方法来分析数控系统，本文将充当数据通信设计整个数控系统首先的关键环节，然后提取的开放式数控系统的体系结构从数据通信，终于实例化架构，数据通信组件。
此外组件的排序;表达，存储和检索进行了深入分析。
基于这样的基础，已开发的开放式数控系统的集成开发平台。
一些可视化功能，如创建和维护组件目录的信息，施工查询条件得以实现。
组件存储与面分拣模式下的功能，特征匹配，成分提取，实时能力监控等检索由目前的平台支持。
AresearchonopenCNCsystembasedonarchitecture/componentsoftwarereusetechnology
Byanalyzingthecurrentdevelopmentsituationofopencomputernumericalcontrol（CNC）systemandarchitecture/componentsoftwarereusetechnology,thispaperresearchesonopenCNCsystembasedonthistechnology.Adoptingdomainengineeringmethod,aCNCsystemisalwaysorganizedwithitsdatacommunication,which
升级会员 