Как написать постпроцессор для SolidCAM. Часть 1

Я рад приветствовать вас в этой статье, посвященной одной из самых важных тем в мире CAM — постпроцессорам. Постпроцессоры играют ключевую роль в обеспечении качественной работы станков с ЧПУ. Успех вашего проекта и степень удовлетворенности клиента во многом зависят от того, насколько грамотно настроен постпроцессор. Ведь в конечном итоге именно он определяет, как программа будет исполняться на станке, и сможет ли оборудование достичь ожидаемых результатов.

В этой статье мы рассмотрим основы разработки и модификации постпроцессоров для различных типов станков — от простых трёхосевых до более сложных многоосевых устройств. Я расскажу о ключевых принципах, которые помогут вам создавать постпроцессоры, способные обеспечить максимальную производительность и точность работы оборудования.

Для работы с постпроцессорами важно использовать правильные инструменты. Одним из таких инструментов является Visual Studio Code, который мы рекомендуем установить для эффективной разработки.

Основу работы с постпроцессорами составляет язык, встроенный в SolidCAM. Независимо от того, работаете ли вы с трёхосевыми станками или с более сложными многоосевыми системами, базовые функции языка остаются неизменными. Я покажу вам, как с помощью этих инструментов можно создавать универсальные постпроцессоры, а также модифицировать их под конкретные задачи.

Мы также подготовили пошаговое руководство, которое поможет вам освоить основы разработки постпроцессоров. Начав с базовых примеров, вы сможете глубже понять принципы работы и перейти к более сложным задачам, включая настройку постпроцессоров для многоосевых станков.

Мой коллега, инженер по приложениям SolidCAM, ежедневно работает с постпроцессорами и помог мне собрать ключевые рекомендации для статьи. Мы уверены, что эти материалы помогут вам лучше понять, как эффективно разрабатывать и настраивать постпроцессоры для любых производственных нужд.

Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь обратиться к нам через комментарии или контактные формы на сайте. Спасибо за внимание, и надеемся, что эта статья станет для вас полезным руководством в работе с постпроцессорами SolidCAM!

Зачем нужен постпроцессор в CAM-системе?

Один из часто задаваемых вопросов: почему для CAM-системы необходим постпроцессор? Ответ кроется в специфике работы с различными станками. Каждый станок имеет свой формат кода ЧПУ, который зависит от модели станка, типа оборудования и контроллера. Именно поэтому универсального G-кода, который бы работал на всех станках, не существует. Постпроцессор служит для преобразования данных в код, который подходит для конкретного станка, обеспечивая безопасную, последовательную и предсказуемую работу оборудования.

Путь от SolidCAM к G-коду

Как же данные из SolidCAM превращаются в G-код, готовый к запуску на станке? Каждый раз, когда вы создаете операцию в SolidCAM, система сохраняет её в виде файла с расширением PJ во временной папке. Этот файл содержит информацию о всех координатах и движениях инструмента, описывающих траекторию обработки.

Эти данные затем поступают в модуль идентификатора виртуальной машины (VMI), который отвечает за моделирование кинематики станка, ограничения и формат контроллера. VMI адаптирует исходные данные под конкретные параметры станка. После этого информация передается в GPP-файл, который уже генерирует финальный G-код на основе настроек постпроцессора. В GPP-файле задаются правила форматирования выходных данных для каждого конкретного станка, и здесь важна работа разработчиков постпроцессоров.

Настройка и редактирование постпроцессоров

Когда дело доходит до редактирования постпроцессоров, важно правильно настроить рабочую среду. По умолчанию постпроцессоры SolidCAM хранятся в папке «Общие документы» (например, в SolidCAM 2019). Однако мы рекомендуем создать собственную структуру папок для хранения постпроцессоров. Это улучшит организацию работы и контроль версий, а также защитит от случайной потери данных.

Важность контроля версий

Создание собственной базы данных для постпроцессоров важно не только для удобства, но и для сохранности данных. Если все ваши постпроцессоры хранятся в папке по умолчанию и вы решите обновить систему или удалить файлы, не сделав резервную копию, это может привести к потере всех данных. Мы рекомендуем использовать облачные сервисы для автоматического резервного копирования постпроцессоров, чтобы избежать подобных ситуаций.

Контроль версий также важен для тестирования. Например, если клиент использует постпроцессор, который вы разработали в 2020 году, и доволен результатом, он может захотеть продолжать его использовать в течение нескольких лет. Однако в 2024 году клиент может запросить обновление на новую версию SolidCAM. В этом случае контроль версий позволит вам легко проверить, соответствует ли новый G-код старому и не возникнут ли проблемы при его запуске на оборудовании. Вы сможете сгенерировать новый G-код и убедиться в его идентичности с кодом 2020 года, что гарантирует стабильную работу оборудования.

В заключение, правильная настройка постпроцессоров и управление их версиями — это важные аспекты для обеспечения бесперебойной работы станков и удовлетворенности клиентов.

Создание собственной базы данных постпроцессоров

Теперь, когда у вас есть структура папок, следующим шагом будет её реализация на практике. Для этого:

Создайте основную папку, где будут храниться все ваши данные постпроцессоров, назовём её GPP Database.
Первый уровень — это имя клиента или общая папка для всех ваших постпроцессоров, например, GPP Тренинг.
Второй уровень — имя машины. Например, для станка DMG DMU 8 создайте папку DMG DMU 8.
Внутри этой папки создайте следующие подкатегории: Постпроцессоры, Моделирование машины, G-коды, Документы, Разное.

Если у вас уже есть файлы для постпроцессора, вы можете перенести их в соответствующие папки. Для каждого постпроцессора создайте отдельную папку с указанием версии SolidCAM, например, 2019 SP2, чтобы организовать все версии и иметь возможность отслеживать изменения.

Настройка программного обеспечения

Для удобства работы с постпроцессорами рекомендуется использовать редактор кода, например, Visual Studio Code. Чтобы назначить его программой по умолчанию для файлов GPP:

Перейдите к свойствам файлов GPP.
Выберите Изменить программу и установите Visual Studio Code как приложение для открытия этих файлов.

Это обеспечит удобное и согласованное редактирование файлов постпроцессора.

Конфигурация SolidCAM

Чтобы всё было настроено корректно, нужно указать правильные пути к директориям в настройках SolidCAM:

Откройте SolidCAM и перейдите в раздел Инструменты → Настройки.
Установите пути для папок, которые будут использоваться для хранения ваших постпроцессоров, G-кодов и симуляций.

Также настройте папку для контроллеров ЧПУ по умолчанию. Это позволит SolidCAM автоматически находить нужные файлы при создании G-кодов и запуске симуляций.

Пример разработки постпроцессора

Когда вы приступаете к разработке постпроцессора, важно использовать трассировку для отладки. Трассировка позволяет следить за процедурами, которые выполняются при генерации G-кода, и помогает находить ошибки или неточности. Уровень трассировки можно настроить:

Нулевой уровень — выводит только базовый G-код.
Более высокие уровни трассировки предоставляют подробную информацию о происходящих в фоновом режиме процессах.

Трассировка — это мощный инструмент, который поможет вам лучше понимать, как постпроцессор обрабатывает данные и генерирует G-код, что особенно полезно при отладке и внесении изменений в код.

Таким образом, правильная организация папок, контроль версий и использование инструмента трассировки помогут вам эффективно работать с постпроцессорами и поддерживать их в актуальном состоянии.

Включение трассировки для отладки в постпроцессоре

Для отладки постпроцессоров в SolidCAM часто используется механизм трассировки. Уровень трассировки 1 является наиболее распространённым и полезен для детализированной диагностики. При его использовании в G-код выводятся имена всех вызываемых подпрограмм, что позволяет отследить последовательность их выполнения.

Уровень трассировки может варьироваться от 0 до 5:

Уровень 0: выводится только базовый G-код.
Уровень 1: печатаются имена подпрограмм, что уже дает полезную информацию для отладки.
Уровни 2-5: предоставляют всё больше данных, включая переменные и различные промежуточные значения, что позволяет более глубоко исследовать процесс генерации G-кода.

Добавление оператора трассировки

Для добавления трассировки в постпроцессор можно поступить следующим образом:

Откройте файл постпроцессора. Рекомендуется делать это через виртуальный идентификатор машины (VMI) для предотвращения путаницы и ошибок при редактировании. Это особенно актуально, если вы работаете на месте клиента и регулярно получаете обновления от реселлеров или других специалистов.
Чтобы открыть файл постпроцессора из VMI, выберите нужную машину, перейдите в папку с постпроцессорами и дважды щёлкните по нужному файлу GPP.

Если вы не видите нужные файлы в VMI или не можете их открыть, возможно, необходимо включить Экспериментальный режим в настройках реестра Windows. Это позволит вам напрямую открывать файлы постпроцессора.

Включение Экспериментального режима

Чтобы активировать Экспериментальный режим:

Откройте редактор реестра Windows.
Перейдите по пути: HKEY_CURRENT_USER → Software → SolidCAM → [Ваша версия SolidCAM] → Experimental Mode.
Создайте новое DWORD (32-bit) значение с именем EnableMachineIDEdit.
Установите для этого значения параметр 1.

Теперь у вас будет возможность редактировать VMI и напрямую открывать файлы постпроцессора.

Пример добавления трассировки в файл постпроцессора

Открыв файл GPP через Visual Studio Code (или любой другой текстовый редактор, настроенный по умолчанию), вы увидите набор процедур и переменных. Процедуры в GPP начинаются с символа @ и заканчиваются на EndP.

Для добавления трассировки вам нужно выполнить следующие шаги:

Найдите нужную процедуру, которую вы хотите отслеживать, или добавьте трассировку для всех процедур.
Введите оператор Trace, указывая имя процедуры и уровень трассировки. Пример синтаксиса:

   Trace: ProcedureName: TraceLevel

Где:

ProcedureName — имя процедуры, которую вы хотите отслеживать (можно указать All, чтобы отслеживать весь G-код).
TraceLevel — уровень трассировки (например, 0, 1, 5).

Например:

Trace: All: 1

Этот оператор будет отслеживать все процедуры и выводить их имена в трассировочные логи на уровне 1.

Сохранение изменений

После каждого изменения необходимо сохранять файл постпроцессора, чтобы он корректно выводил информацию в G-коде. В Visual Studio Code индикатором несохранённых изменений служит кружок около имени файла. После сохранения этот индикатор исчезает, подтверждая, что изменения были применены.

Добавление трассировки и правильное её использование помогают отслеживать ход выполнения постпроцессора и находить потенциальные ошибки в его логике, что значительно упрощает процесс отладки.

Теперь давайте откроем SolidCAM, вызовем виртуальный идентификатор машины (VMI) и сгенерируем G-код. Сначала установим уровень трассировки на ноль и сгенерируем обычный G-код — такой, который непосредственно работает на станке.

Изменение уровня трассировки

Теперь вернемся к коду в Visual Studio и установим уровень трассировки на единицу. Сохраним файл и снова сгенерируем G-код в SolidCAM. Как результат, мы уже видим все вызываемые процедуры, что помогает нам лучше понять, какие шаги выполняются.

Одним из самых частых вопросов является: «Как определить, какая процедура откуда вызывается и в каком порядке?» Трассировочные сообщения — это отличный способ наглядно увидеть происходящее. К примеру, при генерации G-кода можно сразу заметить, что в начале файла выводятся информация о пользователе и инструментах, используемых в программе.

Однако, важно учитывать, что порядок процедур в файле GPP не всегда совпадает с порядком их вывода в G-коде. Например, может быть загружено сообщение или переменная, которые не сразу видны в трассировке, но важны для логики программы.

Пример последовательности процедур

Когда вы смотрите на трассировку, вы можете увидеть, что сначала загружается файл, затем выполняется программирование. Однако, вывод может не следовать точному порядку процедур. Например, перед началом работы инструмента могут выполняться несколько промежуточных действий, таких как настройка плоскостей машины, сброс компенсаций и прочие системные команды.

Анализ G-кода

Чтобы лучше понять использование процедур, давайте сосредоточимся на одной конкретной операции и сгенерируем трассировку пути инструмента. Щелкните правой кнопкой мыши, выберите «Сгенерировать G-код» и сохраните его с именем по умолчанию. В трассировке будут видны все этапы операции, включая:

Начальная точка инструмента: Быстрый подход к началу работы.
Ведущая дуга: Линейные и дуговые перемещения инструмента.
Заключительные шаги: Отведение инструмента по оси Z и завершение работы.

Эти действия можно рассматривать как набор процедур, каждая из которых отвечает за определённый шаг обработки.

То же самое делается в обратном порядке для другой операции. Теперь, если мы вернемся к нашему коду, можно увидеть, что начало задания остается тем же — запуск подачи. Однако в данном случае нет быстрого перемещения, как в предыдущем примере. Вместо этого идет строка с G-кодом для быстрого перемещения и дугового движения. Так вы сможете понять, какие команды выводятся и за что они отвечают.

Вернемся к GPP, установим уровень трассировки на 5, сохраним изменения, сгенерируем G-код в SolidCAM и посмотрим на результаты. В этом случае будет выведено значительно больше данных. Мы увидим информацию о файлах, моем имени пользователя, учетной записи, используемых материалах и множество других переменных.

Переменные в SolidCAM

При уровне трассировки 5 выводится большое количество переменных. Но что такое переменные? Переменная — это единица данных, которой можно присвоить значение. Она имеет свое имя, и это имя остается неизменным, хотя данные внутри переменной могут изменяться.

Представьте переменную как ящик в архиве, где каждый ящик имеет уникальное название, а внутри него могут храниться разные данные: документы, аудиозаписи, изображения и т.д. В SolidCAM переменные тоже могут содержать разные типы данных. В частности, выделяют четыре основных типа переменных:

Целые числа (int): Переменные, содержащие целые числа без десятичных знаков.
Числа с плавающей запятой (float): Переменные, которые могут содержать числа с десятичной точкой.
Логические переменные (bool): Переменные, которые могут принимать значения только «истина» или «ложь».
Строки (string): Переменные, содержащие последовательности символов, например, текст.

Массивы

Переменные также могут быть определены как массивы — это более сложный тип переменных. Представьте массив как один большой ящик с множеством уровней, где каждый уровень имеет свой индекс. Таким образом, одна переменная может содержать несколько значений, к которым можно обращаться через индексы. Например, массив может хранить имена инструментов, и каждому индексу будет соответствовать конкретное имя.

Системные и пользовательские переменные

Переменные в SolidCAM могут быть двух типов: системные и пользовательские. Системные переменные не требуют явного определения — они загружаются автоматически. Пользовательские переменные мы можем создавать и определять самостоятельно.

Все переменные могут быть либо глобальными, либо локальными. Глобальные переменные определяются в процедуре init_post и могут использоваться в любой части файла GPP. Локальные переменные, напротив, работают только внутри той процедуры, в которой они были определены.

Данные, которые вы используете, имеют значение: если вы определяете переменную в начале задания, она может быть использована только в этом участке кода, нигде больше. Важно правильно называть переменные, чтобы облегчить дальнейшую работу, особенно когда другой разработчик будет читать ваш код. Случайные названия вроде X1, X2, X3 могут вызвать путаницу, особенно если необходимо разбираться в чужом коде. Время будет потрачено на то, чтобы выяснить, что означают эти переменные, что вызывает ненужные задержки и разочарование.

Соглашение об именовании переменных

Чтобы избежать проблем, в процессе разработки постпроцессоров используется соглашение об именовании переменных. Переменные должны быть названы на английском языке с соблюдением определённых правил. Эти правила помогут легче ориентироваться в коде и понимать, какие типы данных используются.

Первое, что необходимо учитывать — это добавление префиксов для переменных в зависимости от их типа данных:

D — для чисел с плавающей точкой (double),
N — для целых чисел (integer),
B — для логических значений (boolean),
S — для строк (string).

После префикса всегда идёт знак подчеркивания, а затем — само имя переменной с заглавной буквы, чтобы легче было распознавать её тип и назначение. Это может показаться сложным на первый взгляд, но на практике значительно упрощает понимание кода. Например, при просмотре файла GPP вы сможете сразу понять, какой тип данных следует ожидать от переменной.

Пользовательские процедуры

Для пользовательских процедур используется аналогичный принцип: они именуются с добавлением префикса user_, а далее следует имя процедуры с заглавной буквы. Это помогает легко идентифицировать пользовательские процедуры среди системных.

Определение и использование переменной

Теперь давайте создадим пользовательскую переменную в качестве примера. Мы видим, что переменная, отвечающая за вывод имени пользователя, используется для того, чтобы показывать, на чьём компьютере выполняется код. Давайте заменим эту системную переменную на пользовательскую. Для начала установим уровень трассировки на 1 и сохраним файл. После этого сгенерируем G-код и посмотрим, откуда выводится информация о пользователе.

Теперь нам нужно определить новую переменную, которая будет хранить эту информацию. Так как переменная должна содержать текстовые данные, она будет строковой. Чтобы это подтвердить, можно использовать расширение для редактирования GPP, которое поможет быстро проверить тип переменной. Если расширение не установлено, это можно сделать вручную, посмотрев, какие символы она содержит. Если это текст, переменная строковая.

В SolidCAM и GPP всё хорошо задокументировано, что делает работу с кодом и переменными удобной. Если возникнут трудности, всегда можно воспользоваться поиском внутри файла или обратиться к документам для получения подробной информации.

Теперь давайте закроем справочную информацию и вернёмся к нашему файлу GPB. Мы знаем, что нам нужна строковая переменная, поэтому определим её. Формат будет 4d. Для этого создадим глобальную строковую переменную. Назовём её, например, «ProgrammerName» или чем-то подобным, чтобы легко её идентифицировать. Используем подчёркивание и заглавные буквы для лучшей читабельности. Итак, мы объявили новую строковую переменную, теперь нужно задать ей значение.

Когда вы создаёте переменную, нужно помнить, что она автоматически получает начальное значение в зависимости от своего типа. Для целочисленных и числовых переменных это будет ноль, логические переменные по умолчанию принимают значение false, а строковые переменные — пустые, без символов. Это не значит, что они не содержат данных, но они отображаются как пустое пространство, если их распечатать.

Давайте присвоим значение нашей новой переменной. Скопируем имя переменной и зададим ей значение, например, «ProgrammerName = UserAccount», где UserAccount — это текущая учётная запись пользователя. Теперь, если мы оставим всё как есть, переменная будет иметь это значение, но оно нигде не будет отображаться, так как мы не вывели его на печать. Для этого нужно заменить существующую переменную, которая отвечает за вывод имени пользователя, на нашу новую переменную. Скопируем её имя и вставим в нужное место кода.

Сохраним изменения и проверим результат, сгенерировав G-код. Всё должно работать так же, как и раньше, но теперь в файле DP у нас будет новая переменная.

Далее, в следующей статье мы обсудим более сложные вопросы, такие как форматирование вывода данных. Также уделим внимание процедурам, функциям и переменным, которые вы уже частично видели. Эти концепции используются не только в SolidCAM, но и в других языках программирования, таких как C++. Процедуры — это, по сути, шаги, выполняемые в определённом порядке, как при приготовлении сэндвича: сначала берёте хлеб, добавляете начинку, закрываете бутерброд и т.д. Порядок действий важен, и это хороший пример того, как работают процедуры в программировании.

Как написать постпроцессор для SolidCAM. Часть 1