成果的背景及主要用途：齿轮作为重要的基础传动元件已成为一个国家现代工业技术水平的标志之一。多轴联动的数控插齿机是对齿轮机床的根本变革。数控插齿机虽然减少了机械传动环节，但其在机械系统精度、加工效率等方面如何提高，特别是定量描述系统的几何误差、建立齿轮误差及传动链误差分析模型，是当前亟待解决的关键技术问题。该项科研成果通过鉴定意味着数控插齿机床在国内研发和生产已具备较完善的技术储备。本项目的理论成果可以向其他数字化机械装备行业推广。 技术原理与工艺流程简介：应用功能化虚拟样机技术，以多体系统为理论核心，建立了数控插齿机床整机虚拟模型和运动学模型，提出了数控插齿机床的几何误差描述方法。从齿轮加工工艺出发，分析研究影响齿轮精度的各种因素。将多体系统运动学理论与齿轮啮合原理相结合，建立齿轮误差及传动链误差分析模型，实现了齿轮的数控加工误差定量计算。以 YK5120 数控插齿机为典型设备，实现了对数控插齿机的主轴回转误差的测量和补偿。 技术水平及专利与获奖情况：国际先进水平。 应用前景分析及效益预测：本项目的理论成果可以向其他机械制造装备行业推广。 应用领域：数控机床，通用数字化装备。 合作方式及条件：合作开发。

项目概况 根据社会应用的主流数控系统，成功研制了适合学生学习和培训的系列化的数控系统 综合实验装置，系列化数控系统综合实验装置中使用的典型数控系统日本 FANUC 数控系统， 德国西门子数控系统，日本三菱数控系统和国内典型的数控系统，利用该系列数控系统综合 实验装置，可以进行数控系统从应用入门到数控系统操作编程，故障诊断与维护，数控系统 中 PLC（PMC）应用开发，参数调试以及综合应用等教学和培训。 主要特点 1、数控系统选型典型。从国内广泛应用的国产数控系统到世界著名的日本 FANUC、日 本三菱、德国西门子等数控系统，具有很好的代表性。 2、结构简明，多样化。根据教学和培训需求，综合实验装置设计结构简明，对数控系 统电气组成一目了然，既有一体化的结构，也有模块化结构。也可以根据用户需求定制实验 装置风格。 3、产品设计功能多，开放性好。根据数控系统丰富的功能，尽可能多的把数控系统功 能展示和应用，综合实验装置应用功能是开放的。 4、部件配置完整。系列化的综合实验装置上都配备了与数控机床一样的完整的电气部 件。 5、技术资料丰富。作为教学实验装置，装置上主要部件都提供详细的技术资料，便于 教学和培训学习。 开设的实验项目 a) 数控系统编程操作实验 b) 数控系统硬件连接组成实验 c) 数控系统功能参数设置方法实验 d) 数控系统输入输出接口实验 e) 数控系统 PMC 编程实验（选做） f) 数控系统控制伺服电机实验 g) 数控系统控制主轴电机实验 h) 数控系统（车）控制螺纹加工实验 i) 数控系统控制刀架电机实验 j) 数控系统电气调试实验 k) 数控系统典型故障分析与维修实验 l) 数控机床电气设计与调试实验 市场前景 该系列产品不仅在本校使用，近年来还在多次政府采购和院校采购活动中连续中标， 具有良好的市场占有率，赢得了众多客户的信任和支持，目前已为国内几十多所大专院校所 采用， 

研发阶段/n数控铣刀内容简介：　　球头立铣刀是加工复杂曲面的主要刀具，在模具、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用，由于其端刃结构复杂，在没有五轴五联动数控工具磨床的单位，其使用只能是一次性的，浪费极大。本项目为降低所需的联动轴数，实现其在三轴联动数控机床上重新修磨，建立了一种基于三轴CNC磨削球头立铣刀端刃的数学模型,其端刃仍具备有利于提高刀具切削性能的"S"型端刃；端刃上的任一点均具有相同的法向前角和等法向后角，符合国标规定。　　本项目设计并制造了在三轴联动数控机床上进行端刃重磨的辅助装置；实验证

项目简介： 近年， 费凌教授、蔡长韬教授带领其团队，与 成都金大立科技有限公司开展深层次合作成立了“智能装备技术研发中心”。      &nb

当“肺炎”、“武汉”的搜索热度居高不下、当病毒从湖北逐渐扩散至全国、当不断攀升的疫情数字、成为我们每天密切关注的焦点。数据可直观反映疫情发展现状，对“科学防疫”极具研究价值，参照已有的疫情样本数据，我们迫切需要用大数据可视化的思维，去分析、思考、总结，直至战胜这场疫情。随着新型冠状病毒所引发的肺炎迅速蔓延，政府、各大企业乃至我们每一个人都加入了这场惊心动魄的阻击战。春节前后，北京大学可视化与可视分析实验室的老师和同学们，也在一直密切关注着疫情状况，希望通过专业的技能储备、以及可视化领域的科研经验，在获得公开数据的条件下，将疫情数据以多种形式呈现和传达给社会大众。根据全国各省市的每日新增确诊病例数量，北京大学可视化与可视分析实验室制作了疫情变化晴雨表，用方块代表了每个地区每日的新增确诊人数，方块的大小用于表示具体的数量，方块的颜色表示和前一天比较，是否有更多的新增确诊病例。在晴雨表中，可直接看到各地区疫情发展趋势、同一天各地区疫情变化对比，帮助用户快速识别上升或下降的地区。

CAN FD总线技术是在传统CAN的基础上，对CAN协议的相关内容做了一些调整，在一定程度上既保留了传统CAN的优势，又增加了新的功能：扩大了单帧的最大传输数据量、提高了数据场的传输速度和修正了CRC校验方式。因此CANFD可以继续沿用CAN的生态链，同时解决了CAN总线在使用的瓶颈问题。 本项目从2016年开始得到了上海汽车基金会资助，针对上汽大众汽车网络技术问题进行了开展研究，对CANFD应用方面的基础关键问题开展了研究，形成了两项专利技术成果和一项软件著作权，以新能源电动汽车电池管理系统为应用平台形成了具体实物控制器，经过了多轮实际测试。

1、华中8型高档数控系统 国家重大科技专项成果   高速高精·多轴多通道·智能控制 华中8型高档数控系统是华中数控研发的新一代全数字总线式高档数控系统，突破了一批关键核心技术，如：NCUC高速现场总线，多通道、多轴联动控制技术，纳米插补技术,前瞻预读功能，小线段高速平滑，双轴同步控制，刀具空间长度补偿（RTCP），复合加工，误差补偿，对话式式编程等。2016年4月10日，华中8型通过中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定，鉴定委员会专家一致认为“该系统各项功能、性能、可靠性达到国外同类系统水平，可替代进口”。2018年，华中8型高档数控系统荣获国家科技进步二等奖。 目前，华中8型数控系统已实现数万台销售。其中，既包括量大面广的数控车床、车削中心、数控铣床、立式加工中心、卧式加工中心、钻攻中心等中、高档数控机床，还包括与重大专项配套的近千台高档数控机床，产品覆盖十余类规格的机型，领域涉及航空航天、军工、能源装备、汽车制造、3C加工等，是配套最多的国产高档数控系统。 2、华中9型-新一代人工智能数控系统 华中数控本次展会隆重推出的华中9型智能数控系统，集成AI芯片，融合AI算法，实现数控系统的自主感知、自主学习、自主决策和自主执行，是新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合的典范，为数控机床智能化构筑开放平台，为先进制造的数字化、网络化和智能化开创路径。 Part 1: 构筑智能新平台 HNC9智能数控系统（E1-A201） 新一代智能数控系统——华中9型，践行“智能+”为机床赋能的创新理念，构筑人（H）-机（P）-信息（C）融合的数字孪生系统（S）（HCPS）。华中9型深度融合大数据与人工智能技术，打造“端-边-云”的智能体系架构，形成三个平台：集成AI芯片的智能硬件平台、支持AI算法的智能软件平台、构建智能APP生态的开放平台，实现“1-3”的体系创新。   Part 2: 践行智能新模式 华中9型遵循“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”的新模式，构建机床数字孪生，探索机床实现智能的新方法！ 自主感知：指令域大数据 独创的指令域大数据分析方法，采集、汇聚数控系统内部电控大数据和外部传感器数据，形成指令域“心电图”，实现大数据与加工工况的关联映射，构建由机床全生命周期大数据描述的数字孪生。 自主学习：融合建模 借助具有“因果关系”的数理模型和具有“关联关系”的大数据模型，独创性地将数理模型与大数据模型进行融合建模，实现对机床动态行为的自学习和认知理解，构建由机床动态模型描述的数字孪生。 自主决策：i代码 利用所获得的数字孪生，进行虚拟加工，并预测加工效果。根据预测结果，自动进行多轮优化迭代，最终生成多目标智能优化的“i代码”，实现自主决策。 自主执行：双码联控 独创的双码联控技术，让传统数控加工的“G-代码”（第一代码）和多目标智能优化的“i-代码”（第二代码）同步运行，实现优质、高效、可靠、安全的数控加工。 华中9型以融合建模为核心，以“指令域心电图”、“i代码”和“双码联控”为关键技术，形成“1-3”的技术创新，支撑着华中9型实现“自主感知-自主学习-自主决策-自主执行”智能创新的新模式。 Part 3: 打造智能新应用 华中9型围绕“质量提升、工艺优化、健康保障、生产管理”四类智能化应用场景，华中9型支撑用户开发智能APP，打造机床智能应用新生态。 1、四类应用 1）质量提升 （1）智能轮廓误差补偿 高速高精是数控加工永恒的主题。加工速度越高轮廓误差越大，如何保障高速加工时零件加工精度，是智能化需要解决的难题之一。 华中9型通过建立机床进给系统动力学和大数据融合模型，精确预测零件轮廓误差，生成轮廓误差补偿的“i代码”，有效提升零件的轮廓精度，实现机床动态精度的“由丝入微”。 （2）热误差补偿 热误差是机床的主要误差来源之一，热误差补偿是提升机床加工精度的重要手段。 华中9型利用机床温度数据、内部电控数据和机床热变形数据，训练深度神经网络，预测机床热变形规律，对热变形进行补偿，保持机床加工精度的稳定性，缩短热机时间。   2）工艺优化 加工工艺参数与数控机床实际加工能力的自适应，实现加工效率的最大化，是数控机床加工永恒的目标，也是智能化在数控机床上发挥作用的重要场景。 华中9型建立切削机理与切削大数据的融合模型。通过虚拟加工，精确预测机床响应，并进行迭代优化，生成优化“i代码”。在加工中自主优化工艺参数，有效提高加工效率。 3）健康保障 机床运维困难且复杂，故障后维修是行业常态。让数控系统像经验丰富的机床运维工程师一样，从机床运行时的蛛丝马迹中辨别机床健康状态的变化，是实现机床可预测性维护的关键。 华中9型通过运行独创的机床健康状态“铁人三项”自检程序，提取、积累机床全生命周期运行大数据，融合AI算法，建立机床健康指数变化模型，实现对机床健康状态的评测和预警。 4）生产管理 机床从生产、装配到加工运行过程，缺乏对机床状态数据的采集、分析、记录的工具，无法实现对机床全生命周期的监测与管理。 华中9型通过数控机床互联通讯协议NC-Link，汇聚机床装配、调试、补偿、健康保障及使用过程数据。在iNC-Cloud工业大数据平台上，建立机床数据档案，实现机床全生命周期的运维和管理。 2、N个智能机床 以华中9型智能数控系统为平台，与秦川机床集团等机床企业，“深度融合，联合攻关，协同创新”，研制了智能精密加工中心、智能五轴加工中心、智能高速轮毂加工中心、智能车削中心、智能凸轮轴磨床、智能螺杆磨床、智能滚齿机等不同领域、多种类型的智能机床。推动机床的智能化转型升级，助力机床动态精度由丝入微。 在智能五轴加工中心中，通过综合应用轮廓误差补偿、静摩擦力补偿、工艺参数优化等智能化技术，小叶轮加工效率与加工质量达到世界先进水平。 在智能精密加工中心中，通过综合应用空间误差补偿、智能温度管控、智优曲面等智能化技术，使得新能源汽车涡旋压缩机零件加工精度提高到0.006mm以内，达到世界先进水平。 此次展会期间，华中数控与多家机床企业一起联合研发的配置华中9型智能数控系统的iNC-MT智能机床即将首秀！ Part 4: 引领智能新路径 新一代人工智能技术与数控机床融合应用，将为数控机床产业带来新的变革和发展机遇。 华中9型实现了1架构，3平台，1核心，3关键，结合4类场景，实现了N种机床的智能实践，形成华中9型“13134N”体系，将推动数控机床“提质增效，由丝入微”，引领数控技术创新发展。 华中数控，与智能技术“同频共振”，助中国制造“开道超车”。

铁路勘测设计一体化、智能化是系统地研究和建立以数字化信息为基础，以计算机应用技术拉通勘测设计全过程为主要特征的新的生产作业模式。所以，该系统应将使用各种勘察手段所采集的铁路线路及其相关的地形、地理、地质、水文等资料加工成数字化信息，通过接口界面进行信息处理并传输到工程数据库中。先进的计算机网络必须覆盖各专业CAD终端，各专业在集成化设计环境中共享工程数据的信息，完成本专业设计，同时输出数字化和可视化的设计成果，供后序专业应用。设计完成后，全部CAD设计电子文件通过网络直接归档，从而实现铁路勘测设计一体化。随着各专业设计专家系统的建成与不断完善，再实现勘测设计智能化。在一体化新的作业模式下，勘测设计的全过程可以理解为对一般数字化信息流的采集、加工和扩充的过程。外业的勘测和勘探资料是这股数字化信息流的源头，各专业的设计工作是对信息流的加工和扩充。最终完成的数字化信息就是设计成果和归档资料。设计与管理所面向的不再是原来的书面资料和图纸，而是在工程数据库统一管理下，在网络的终端上有序受控流动的数字化信息流。所以，实现勘测设计一体化的过程就是从以非数字化为基础的现有作业模式向以数字化为基础的新的作业模式转化的过程。实现这一转化需要建立新的勘测设计流程，研究解决新模式带来的一系列技术层面和管理层面的关键问题。 1)勘测设计资料数字化是新的生产作业模式的基础，只有后道工序需用计算机处理的资料是数字化的资料，才能保证整个设计过程形成数字化的信息流。这就需要外业勘测时尽量利用各种测量仪器的数字化功能，使第一手资料即是数字化的形式，同时资料整理必须利用计算机来完成，才能获得满足内业设计要求的数字化勘测成果。为了实现外业数字化勘测，重点应研究以下问题：充分开发利用航测、全站仪及各种遥感设备的数字化功能；研究既有地图如何实现高精度、高清晰度扫描数字化处理；开发在勘测现场的铁路线路初步设计方案比选系统，改变外业队的作业方式，建立与数字化勘测相适应的装备水平、劳动组织、作业内容和管理制度。 2)建立工程数据库是新的生产作业模式的核心，新模式与原有模式的重大区别之一就是外业与内业之间、各专业这间需要共享的数据都要通过数据进行存取，所有的设计成果都由数据进行保存与管理。所以，如何开发一个符合铁路勘测设计行业特点、功能强大的工程数据库管理系统是本项目研究的一个重点。为此，需要研究与解决以下关键技术问题：做好标准化工作，制定铁路勘测设计一体化数据格式标准，规定每个专业的哪些数据需要进；如何处理非结构化数据；如何制定适应铁路勘测设计特点的数据结构。 3)建立铁路勘测设计集成化设计环境是新的生产作业模式的关键，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部内业设计均在集成化设计环境中进行。设计集成化环境是以计算机网络为平台，工程数据为核心，设计流程管理为主线，各专业设计软件与程序数据库接口为主要内容的计算机集成应用体系。为此，需要研究与解决以下关键技术头题：建设技术先进的计算机网络系统；研究出一种适应各种软件和各种数据需求的专业设计软件与工程数据库的接口方案；开发设计流程管理系统，保证整个设计在受控，有序的条件下进行。从而实现完全消除专业间书面资料的往来传动，每个设计人员在自己的计算机站点上就可完成设计和前后工各种间的信息交换。 4)建成计算机档案管理系统是新的生产作业模式的重要内容，新模式与原有模式的重大区别之一，就是全部电子设计文件采用光盘存储并由计算机管理。计算机档案管理可实现在网络环境下直接检索、查询、浏览和下载电子档案文件，并为电子设计文件重复利用提供了极大的方便。为此，需要研究与解决以下关键技术问题。正确处理管理型软件与管理方式之间的关系，就是说，所编的档案管理软件应满足行业的需要，适应各设计院在档案管理上存在种种差别的实际情况，而不是让各设计院改变档案管理方式来适应所编的软件；能浏览各种格式的电子文件，使软件具有良好的实用性。 5)采用人工智能技术是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。传统CAD技术的特点是辅助设计人员进行计算与绘图，没有智能功能。总结国内外经验后，我们认为，以专家系统、智能CAD为主要内容的人工智能技术在铁路设计中的应用是实现铁路勘测设计智能化的主要途径。铁路选线是带全局性的非常错综复杂的设计问题，一直以人工以验为主进行设计，只能对有限的方案进行研究，设计周期长，推荐方案往往不是最优的。所以，必须要研究铁路新线设计智能CAD系统，以提高设计质量。采用综合地质勘探方法来解决特定的工程地质问题被证明是行这有效的。由于综合地质勘探模式有几十种，采用哪一种模式来解决某一个具体工程地质问题往往是很复杂的、模糊的。采用的模式不适合，就不能有效地解决问题，所以要研究铁路地质综合勘探方法专家决策支持系统，以显著提高地质工作质量

成果描述：近年来与数控机床主机厂、用户单位等共同承担了多项“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题的研究与开发工作，如“高速卧式加工中心整体结构动静刚度及高速主轴结构优化设计技术”(2009ZX04001-013-02）、“精密卧式加工中心整机结构优化设计、动刚度分析与抑振技术”（2009ZX04001-023-04）等，通过数字化建模、有限元分析、实验测试与结构改良分析与测试等工作，对高速、精密卧式加工中心关键功能部件和整机的动静态特性及其影响因素进行了深入研究与分析，与相关主机厂和用户单位共同进行了面向数控机床特定功能与性能的结构分析与优化。市场前景分析：随着经济和社会的发展，各领域对小微型、个性化产品的需求日益增长。通过开放式数控系统和基于复杂结构动静态特性分析的设计技术，设计制造满足特定多样化需求的桌面型柔性制造系统，为工业、教育、科研等领域的小微制造提供低成本、多功能、高精度、智能化的微型加工装备，为个性化设计的快速实现提供有效的技术手段。与同类成果相比的优势分析：通过研究基于数字样机的数控机床结构多学科优化设计技术，提出从结构上保证精度稳定性的设计思路，采用有限元方法分析热误差对机床加工精度的影响并提出机床热误差补偿方法，建立热变形对机床精度稳定影响的数学模型，研究机床几何误差及其补偿方法，研究加工误差综合动态补偿技术，形成实用补偿技术方法，并将上述原理方法的研究成果在高速龙门五轴加工中心样机中进行了应用验证，取得了良好的效果，相关研究成果获得四川省科技进步一等奖一项。