При написании программного модуля управления станком ЧПУ была выбрана за основу программная среда Borland C++Builder 6. Borland C++ Builder - выпущенное недавно компанией Borland средство быстрой разработки приложений, позволяющее создавать приложения на языке C++, используя при этом среду разработки и библиотеку компонентов Delphi. В настоящей статье рассматривается среда разработки C++ Builder и основные приемы, применяемые при проектировании пользовательского интерфейса.

Останавливаться на подробном описании текущей среды разработки управляющего модуля не будем, так как существуют множество учебных пособий и справочников по работе в Borland C++ Builder. При создании комплекса использовались материалы учебников [3],[5] и [6].

Также при разработке, написании и усовершенствовании программного комплекса использовались ранее полученные навыки и статьи из сети Интернета, взятые с источников [18], [17], а также с различных форумов.

При написании программ, как для контроллера, так и для модуля управления, немалое значение имел комплекс тестирования пакета PROTEUS - симулятор электронных устройств, поддерживает микроконтроллеры AVR, 8051, Microchip PIC10, PIC16, PIC18, Philips
ARM7, Motorola MC68HC11 [23], полная система проектирования. Возможность тестирования, начиная от  идеи до результатов работы устройства и файлов для платы.

Большую роль в подобных системах играет успешное создание CAM-системы, предназначенной для решения задачи формирования управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ.  То есть формирование управляющих блоков данных из исходной информации. В текущей работе, исходной информацией является файлы изображений, файлы векторных отверстий, которые необходимо конвертировать в требуемый формат команд.

В настоящее время CAM-система представляет собой сложный программный комплекс. За последнее десятилетие сменилось несколько поколений CAM-систем.

По мнению экспертов, современная отечественная CAM-система, способная противостоять лучшим западным образцам, должна иметь следующие характеристики [25].

1. Развитые средства импорта геометрических моделей.

Если представление геометрической модели в форма­те STL или VDA имеет определенные недостатки, свя­занные с точностью представления модели, а формат STFP еще не нашел должного распространения, то при­менение стандарта IGES вполне способно решить эту проблему. В настоящее время стандарт IGES является общепризнанным и обеспечивает передачу любой гео­метрической информации. Его поддерживают все современные системы автоматизированного проек­тирования.

2. Поддержка трехмерных объектов в NURBS-представлении.

Представление кривых и поверхностей в виде рациональных сплайнов, или NURBS обеспечи­вает высокую точность и компактность хранения данных. Кроме того, новейшие стойки ЧПУ будут иметь встроенные средства интерполяции по NURBS-кривым. По этой причине большинство су­ществующих систем, работающих с аппроксимиро­ванными объектами, столкнется с необходимостью существенной доработки.

3. Поддержки трехмерных моделей любой сложности.

Современные CAM-системы позволяют создавать поверхностные и твердотельные модели высокой сложности (например, кузовные детали автомоби­ля). Обработка таких моделей возможна при отсут­ствии количественных и качественных ограничений в САМ-системе.

4. Средства доступа к элементарным объектам модели.

 Реальная модель состоит из множества поверхностей. Система должна позволять оперировать отдельными по­верхностями (или их группами), что необходимо для достижения оптимальных технологических решений.

5. Средства модификации геометрической модели.

Для обработки технологической оснастки используется геометрическая модель изделия. При этом зачас­тую необходимо модифицировать исходную модель. В оптимальном варианте система должна иметь пол­ноценные средства ЗD-моделирования, однако вы­полнение этого требования существенно влияет на стоимость системы.

6. Функции построения вспомогательных геометрических объектов.

Оптимальная организация процесса об­работки может потребовать выполнения операций над ограниченными зонами модели, или же, на­против, выделить «островки», для которых обра­ботка запрещена. Система должна иметь средства, необходимые для построения контуров границ. Со­временные системы не имеют ограничений, как на количество таких границ, так и на их вложенность. Кроме того, контуры могут использоваться для уп­равления траекторией движения инструмента.

7. Широкий спектр способов обработки.

Возможность выбора оптимального метода обработки позволяет существенно облегчить работу технолога и сократить время обработки на станке. В недалеком прошлом САМ-системы могли обходиться обработкой повер­хности по изопараметрическим линиям. Сегодня модели, для которых этот способ применим, отно­сятся к простейшим. Обработка реальных моделей требует наличия более сложных алгоритмов, обес­печивающих, например, перемещение инструмен­та вдоль кривых, полученных пересечением плос­костей с квазиэквидистантными поверхностями.

8. Автоматический контроль на подрезание.

Построение квазиэквидистантных поверхностей позволяет исключить зарезания при расчете траектории движения инструмента. Однако с точки зрения математического аппарата – это наиболее сложная часть программы, если не учитывать аппроксимированные модели.

9. Средства автоматической идентификации зон недора­ботки.

Наличие таких средств позволяет заметно об­легчить работу технолога.

10. Развитые средства управления параметрами тех­нологических операций.

Режим выполнения опера­ции может существенно изменяться в зависимо­сти от выбранных параметров. Многообразие средств настройки позволяет даже при небольшом количестве способов обработки получить большое число вариантов обработки. Однако большое ко­личество настраиваемых параметров существенно усложняет освоение и использование системы, по­этому представляется необходимым наличие средств автоматического определения значений па­раметров технологической операции в зависимости от габаритов модели, метода обработки, инстру­мента и т.д.

11. Поддержка различных типов режущего инструмента.

Система не должна накладывать ограничений на фор­му используемого инструмента. Выполнение этого требования существенно усложняет алгоритмы построения траектории перемещения инструмента.

12. Средства моделирования процесса и результата об­работки.

Система формирует модель обработан­ной детали и ее фотореалистичное изображение. Это позволяет технологу оперативно проконтро­лировать результаты работы и своевременно об­наружить ошибки.

13. Постпроцессор со средствами настройки на произвольный формат управляющей программы.

Задача трансляции дан­ных из промежуточного формата (например, CLDATA) не является особенно сложной. Однако многообразие систем числового программного управления порожда­ет проблему обеспечения совместимости с произволь­ным оборудованием. Средства настройки должны быть доступны на уровне пользователя.

14. Средства динамической визуализации.

 Характерной чертой современных систем является наличие раз­витых средств визуализации трехмерной модели. Ис­пользование таких технологий, как OpenGL или DirectX, позволяет добиться скорости генерации до нескольких кадров в секунду без использования до­рогих аппаратных ускорителей, что позволяет ди­намически управлять ракурсом и масштабом изоб­ражения. Для решения этой задачи необходимо вы­полнить триангуляцию исходной модели, что не всегда просто при условии поддержки широкого на­бора форм представления трехмерных объектов.

15. Современный пользовательский интерфейс.

 Уровень со­временной системы во многом определяется органи­зацией пользовательского интерфейса. При этом об­ширный функциональный состав входит в противо­речие с организацией удобного доступа к средствам управления и превращает проектирование интерфейса в настоящее искусство. Серьезной проблемой старых систем становится поддержка многочисленных атавизмов пользовательского интерфейса.

Перечисленный набор требований не претендует на полноту, однако позволяет сформировать наиболее об­щее представление о современной системе.

    Наиболее известными отечественными CAM-модулями являются системы SprutCAM, Компас-ЧПУ, Гемма-3D и др.

Использование подобных систем не рассматривается, так как за приобретение подобных систем следует внести немалые финансовые вклады, а также приобрести и технику, которая рассчитана именно под определенную CAM-систему, что тоже очень дорого. Поэтому было решено разработать собственную CAM – систему, которая будет удовлетворять требованиям для решения поставленной задачи.