项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 飞机复杂结构件的数控加工能力是衡量一个国家航空制造水平的重要标志。新一代飞机结构件更复杂、精度要求更高、制造周期要求更短，对五轴联动数控加工技术提出了更高的要求。项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。成果在多家航空航天企业推广应用，完成了多个军机和C919、ARJ21 等民机型号多件复杂结构件的研制生产，被工信部、发改委和国防科工局作为航空领域国产高档数控机床应用示范工程三大关键共性技术之一，向全国军工制造行业推广。 三、创新点 1.揭示了加工过程中间状态几何参数、工艺参数、监测检测量等动态信息的动态迭代规律和传递规律，突破了基于加工动态特征的加工全过程工艺知识建模技术，实现了复杂结构件工艺知识积累由以零件为载体到以加工动态特征为载体的模式转变。 2.提出了基于特征识别的加工特征自动排序、加工驱动几何自动创建、工艺参数自动迭代方法，构建了加工特征切削参数优化模型，实现了复杂结构件的快速编程和高效加工。 3.提出加工过程中自适应释放和消除工件变形的加工模式，研制出能监测工件变形的浮动装夹工艺装备，突破了基于加工动态特征的装夹/加工/监测/检测自适应协同控制技术，实现了加工变形精确控制。 四、主要技术指标 1.特征自动识别率大于95%； 2.刀轨自动生成率大于95%； 3.数控编程效率提高3倍以上； 4.加工效率提高30%以上； 5.大型复杂结构件加工变形控制在0.05mm/m以内。 五、知识产权及获奖 加工动态特征驱动的智能数控编程与加工技术，研究成果2016年获“国家技术发明二等奖”、2015年获“中国机械工业科学技术一等奖”。目前已拥有授权国家发明专利60余项。 六、成果图片   图1 成果总体技术   图2 加工过程零件面型检测

本成果针对国外对五轴数控机床相关技术的封锁，软件系统成本昂贵、成本高等特点，以及国内该领域的空白，在国家04专项的支持下，采用自主研制的五轴数控机床基于拓扑理论建立的通用运动学模型、求解算法和仿真方法，基于自主知识产权，开发出我国自己的五轴数控机床通用后置处理系统、代码验证仿真系统、几何误差建模/测量/辨识与补偿系统，该项成果已经获得3项发明专利，3项软件著作权，目前已经开发出五轴数控机床通用后置处理系统及加工仿真系统，正在进行产业化推进，项目整体已经达到国内领先、国际先进水平，有望实现产业化。

一种基于机床不同结构状态的数控机床频响函数获取方法，该 方法包括，步骤(1)将整个机床划分为两部件，包括固定部件和可动部 件；步骤(2)获得可动部件在第一位置时机床结构状态的模态参数；步 骤(3)获得可动部件在第二位置时机床结构状态的模态参数；步骤(4)利 用不同结构状态的模态参数先计算得出模态标定因子，后结合频响函数的模态表达式合成机床在该结构状态的频响函数，本发明方法不需 要测量输入力即可获得频响函数，应用本发明方法可实时监控机床的 动态特性。

此项目是上海理工大学与上海重型机床厂及太原第一机床厂产学研合作，开发的大型数控机床，由上海理工大学应用技术研究所设计、上海重型机床厂/太原第一机床厂制造。机床为工作台移动、定梁龙门式镗铣类大型机床。工作台长度×宽度：8000×2000mm、立柱间通过宽度 2500mm，机床自重 76500Kg、工作台可承载工件重量 5000Kg。适合于各类板类、箱体类和机架类零件的数控加工，可进行铣、镗、钻、铰、攻丝等各种操作，对复杂型面和空间曲面进行三座标联动数控插补加工。机床还配套有可交换的卧式镗铣头和万能镗铣

超长大型全闭环数控系列三辊、四辊卷板机。

产品详细介绍 JK系列四槽式医用数控全自动超声波清洗器 本仪器是根据医医院的特点设计成简便式的超声波清洗流水线。有超声清洗、超声漂洗、电热风干燥等部分组成。主要适用于医院手术刀、止血钳、镊子、注射针头、各式大小注射器、试管、玻璃片、换药碗、各种盘、圆桶、测压器等放性、污染性、大批量、高洁度的清洗，是医院手术室、供应室及消毒中心的必备设计： 清洗流程超声波清洗——超声波漂洗——煮沸消毒器——热风干燥  

产品详细介绍f1 SL-Ⅱ层析实验冷柜（单开门）数控层析冷柜产品介绍：　SL-Ⅱ层析实验冷柜是专为生化层析实验而研制的特殊用途低温柜，也可用于其他需要低温环境的实验，或用于物品冷藏。 主要特点：l采用进口压缩机，制冷量大；l制冷机组设计在设备底部：符合压缩机的工作原理、提高了制冷效果，与同类产品相比使用寿命长，控温精度高。l柜内空间高大，最高处为1.7米，便于层析操作；l全不锈钢内壁，光洁耐腐蚀； l2根层析柱固定杆，2层载重托板； l自带照明灯﹑消毒灯﹑内电源插座； l具有超温﹑差温、报警功能；l下设脚轮，移动方便；l可选配RS-232接口。 技术参数：l温度范围:1℃-10℃l温度测试精度: ±0.5℃ l温度波动范围：上限设定值+2.5℃，下限设定值-2.5℃ l降温时间：≤120分l托板规格：605×700mm(共2层，上下位置可调节)l内 容 积：800Ll功　　率：500Wl内部尺寸：660×760×1700(mm)l外部尺寸: 760×850×1950 (mm) 单门冷柜规格：内胆不锈钢型、内外胆不锈钢型。f2 SL-Ⅱ层析实验冷柜（单开门-全不锈钢）数控层析冷柜产品介绍：　SL-Ⅱ层析实验冷柜是专为生化层析实验而研制的特殊用途低温柜，也可用于其他需要低温环境的实验，或用于物品冷藏。 主要特点：l采用进口压缩机，制冷量大；l制冷机组设计在设备底部：符合压缩机的工作原理、提高了制冷效果，与同类产品相比使用寿命长，控温精度高。l柜内空间高大，最高处为1.7米，便于层析操作；l全不锈钢内壁，光洁耐腐蚀； l2根层析柱固定杆，2层载重托板； l自带照明灯﹑消毒灯﹑内电源插座； l具有超温﹑差温、报警功能；l下设脚轮，移动方便；l可选配RS-232接口。 技术参数：l温度范围:1℃-10℃l温度测试精度: ±0.5℃ l温度波动范围：上限设定值+2.5℃，下限设定值-2.5℃ l降温时间：≤120分l托板规格：605×700mm(共2层，上下位置可调节)l内 容 积：800Ll功　　率：500Wl内部尺寸：660×760×1700(mm)l外部尺寸: 760×850×1950 (mm)  单门冷柜规格：内胆不锈钢型、内外胆不锈钢型。f3 SL-Ⅱ层析实验冷柜（上下开门-非标定制）数控层析冷柜             产品介绍：   SL-Ⅱ层析实验冷柜是专为生化层析实验而研制的特殊用途低温柜，也可用于其他需要低温环境的实验，或用于物品冷藏。  主要特点：· 采用进口压缩机，制冷量大；· 制冷机组设计在设备底部：符合压缩机的工作原理、提高了制冷效果，与同类产品相比使用寿命长，控温精度高。· 柜内空间高大，最高处为1.7米，便于层析操作；· 全不锈钢内壁，光洁耐腐蚀； · 2根层析柱固定杆，2层载重托板； · 自带照明灯﹑消毒灯﹑内电源插座； · 具有超温﹑差温、报警功能；· 下设脚轮，移动方便；· 可选配RS-232接口。  技术参数：· 温度范围:1℃-10℃· 温度测试精度: ±0.5℃ · 温度波动范围：上限设定值+2.5℃,下限设定值-2.5℃ · 降温时间：≤120分· 托板规格：605×700mm(共2层，上下位置可调节)· 内 容 积：800L· 功　　率：500W· 内部尺寸：660×760×1700(mm)· 外部尺寸: 760×850×1950 (mm) f4 SL-Ⅲ层析实验冷柜(双开门)数控层析冷柜产品介绍：　SL-Ⅲ层析实验冷柜是专为生化层析实验而研制的特殊用途低温柜，也可用于其他需要低温环境的实验，或用于物品冷藏。 主要特点：l采用进口压缩机，制冷量大；l制冷机组设计在设备底部：符合压缩机的工作原理、提高了制冷效果， 与同类产品相比使用寿命长，控温精度高；l柜内空间高大，最高处为1.7米，便于层析操作；l全不锈钢内壁，光洁耐腐蚀； l2根层析柱固定杆，2层载重托板； l自带照明灯﹑消毒灯﹑内电源插座； l具有超温﹑差温、报警功能；l下设脚轮，移动方便；l可选配RS-232接口。技术参数：l温度范围:1℃-10℃（上下限设定值之差不小于4℃）l温度测试精度: ±0.5℃ l温度波动范围：上限设定值±2.5℃，下限设定值-2.5℃l降温时间：≤120分l托板规格：505×615mm(共2层，上下位置可调节)l内 容 积：1200Ll功　　率：1100Wl内部尺寸：660×1200×1500(mm)l外部尺寸：760×1315×2000(mm) 双门冷柜规格：内胆不锈钢型、内外胆不锈钢型。f5 SL-Ⅲ层析实验冷柜（双开门-全不锈钢）数控层析冷柜产品介绍：　SL-Ⅲ层析实验冷柜是专为生化层析实验而研制的特殊用途低温柜，也可用于其他需要低温环境的实验，或用于物品冷藏。 主要特点：l采用进口压缩机，制冷量大；l制冷机组设计在设备底部：符合压缩机的工作原理、提高了制冷效果， 与同类产品相比使用寿命长，控温精度高；l柜内空间高大，最高处为1.7米，便于层析操作；l全不锈钢内壁，光洁耐腐蚀； l2根层析柱固定杆，2层载重托板； l自带照明灯﹑消毒灯﹑内电源插座； l具有超温﹑差温、报警功能；l下设脚轮，移动方便；l可选配RS-232接口。技术参数：l温度范围:1℃-10℃（上下限设定值之差不小于4℃）l温度测试精度: ±0.5℃ l温度波动范围：上限设定值±2.5℃，下限设定值-2.5℃l降温时间：≤120分l托板规格：505×615mm(共2层，上下位置可调节)l内 容 积：1200Ll功　　率：1100Wl内部尺寸：660×1200×1500(mm)l外部尺寸：760×1315×2000(mm) 双门冷柜规格：内胆不锈钢型、内外胆不锈钢型。

研究领域(1)CAD/CAM及RPM相关技术：包括功能性梯度材料/生物医学材料计算机辅助设计以及快速原型和制造（RPM）相关技术及应用；(2)面向功能构件数字化制造的设计，网络制造技术，功能构件的拓扑优化设计理论与方法；(3)功能构件的多尺度建模、仿真分析与优化；(4)高速精密加工工艺及装备的动态精度设计：包括高速精密加工工艺系统动力学建模与仿真等。科研成果及简介科研成果：(1)国家自然科学基金项目（59505005），“数控加工自适应刀具轨迹规划及动力学行为的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：张大卫、黄田、倪雁冰、周立华、冯志勇、徐安平、阎兵。1998年12月结题，国际先进。(2)河北省科技攻关计划项目，“基于网络的新产品快速开发系统”． 完成人：檀润华、徐安平、段国林、梁艳红、张瑞红、刘力松、孙立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鉴定，国际先进。2002年获河北省科技进步三等奖。(3)河北省自然科学基金项目，基于汽车减振器新型数学模型的汽车乘座动力学系统参数设计．完成人：檀润华、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(4)河北省博士基金项目，汽车非线性乘座动力学专用仿真软件开发．完成人：檀润华、陈鹰、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(5)天津市自然科学基金项目，汽车非线性乘座动力学关键技术研究．完成人：檀润华、陈鹰、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(6)河北省自然基金项目（500050，5万），三维布局问题建模及其求解方法的研究．完成人：段国林、张健楠、蔡瑾、王彩红、何树田、徐安平、张满囤。2003年3月通过河北省科技厅鉴定，国际先进。(7)河北省教育厅计划项目（2000209，2万），二维不规则形状自动布局系统的研究开发．完成人：段国林、王彩红、徐安平、张健楠、张满囤、孟宪春。2003年3月通过河北省教育厅鉴定，国际先进）(8)国家教育部高等学校骨干教师资助项目，快速原型件网上订货系统研究．完成人：檀润华、梁艳红、段国林、苑彩云、张瑞红、徐安平、孙立新、刘力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已结题。(9)天津市科委计划项目，“基于MDT环境的内嵌式RP数据处理软件的研制”．课题组成员：徐安平、檀润华、刘玉山、曲云霞、刘力松、陈青果、金艳丽。2001.1 ~ 2003.12.（1.5万），2003年6月18日天津市科委组织专家组对项目进行了总体验收。(10)天津市科委计划项目，“RP技术在新产品开发过程中的应用”．课题组成员：段国林、徐安平、刘力松。2001.1 ~ 2003.12.（5万），2003年6月18日天津市科委组织专家组对项目进行了总体验收。(11)河北省自然科学基金项目（500046），“数控环境下动态铣削过程物理仿真系统的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、阎兵、段国林、孙明达、李为民、刘玉山、金艳丽、陈青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5万），2003年7月20日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进水平。(12)河北省教育厅博士基金项目，“数控环境下动态铣削过程仿真系统的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、阎兵、段国林、孙明达、李为民、刘玉山、金艳丽、陈青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5万），2003年7月20日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进水平。(13)国家自然科学基金项目（50175025），“进化过程驱动的产品概念设计模型研究”．课题组成员：檀润华、段国林、徐安平、马建红、张瑞红、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7万），2003年3月结题。(14)天津市自然科学基金项目（023603411），“组合夹具CAD中关键技术的研究”．课题组成员：段国林、丁银周、蔡瑾、徐安平、张满囤、李向东、李战委。2002.6 ~ 2004.6（6万），2005年7月3日天津市科委组织专家对项目进行了验收，国际先进。(15)河北省自然科学基金项目（502047），“组合夹具计算机辅助构形设计中基于案例的推理方法的研究”．课题组成员：段国林、丁银周、蔡瑾、徐安平、张满囤、李向东、李战委。2002.1 ~ 2005.1.（6万），2005年7月16日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进。(16)天津市自然科学基金项目（023605411），“MDT环境下RP数据处理及设备驱动程序的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、刘玉山、陈青果、侯红叶。2002.6 ~ 2005.6（6万），2005年8月6日天津市科委组织专家对项目进行了验收，国际先进。(17)河北省优秀专家留学基金项目，“选择性金属粉末直接烧结快速成形工艺关键技术及设备研究”．项目负责人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8万），已完成。(18)河北工业大学“十五211”工程项目，“功能梯度实体快速制作机”．项目负责人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20万），已通过验收。(19)河北省教育厅计划项目, “基于RP的新产品快速开发系统”．课题组成员：段国林、徐安平、李翠玉、刘玉山、陈青果、侯红叶。2001~2003（20万），已完成。(20)国家863计划项目（2002AA415300），“自主版权三维CAD和ERP软件在离散型中小企业的应用研究”．课题组成员：檀润华、李向东，徐安平等。（50万），2005年11月通过科技部验收。(21)美国国家科学基金（NSF）项目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．课题组成员：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美国国家科学基金（NSF）项目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．课题组成员：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科学基金资助项目（043603111），“多坐标高速铣削集成仿真系统研究”．完成人：阎兵，徐安平等。（6万），2007年11月通过天津市科委验收。(24)河北省自然科学基金资助项目（E2004000052），“CAD模型直接驱动的桌面立体打印设备驱动原理及实现方法研究”．完成人：徐安平，牛亚松，付建华，曲云霞等。（7万），2008年1月31日通过河北省科技厅组织的专家鉴定，国际先进水平。(25)河北省自然科学基金资助项目（E2006000039），“场信息驱动的复杂功能梯度实体建模理论及数字化制造关键技术研究”．完成人：徐安平，朱东彬，曲云霞等。（5万），2010年5月结题。获奖与专利 专利：(1)徐安平，朱东彬，曲云霞，郭艳华．一种非均质功能构件的制造方法与装置[P]．国家发明专利，专利号：ZL 2008 1 0053855.5，授权公告号：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申请日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱东彬，曲云霞，郭艳华．打印头与激光头构成的组合头[P]．国家实用新型专利，专利号：ZL 200820075355.7，授权公告号：CN 201211731Y，2009年3月25日（申请日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱东彬，曲云霞．一种组织工程用三维多孔支架的制备方法及设备．国家发明专利，申请号：201010210618.2，申请日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱东彬，郭彬，曲云霞．一种三维条形码标签及其制作方法．国家发明专利，申请号：201010250088.4，申请日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡晓刚，朱东彬，刘志华．一种非均质实体的制造方法及设备．国家发明专利，申请号：201110269706.4，申请日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡晓刚，朱东彬，刘志华．一种非均质实体的制造设备．国家实用新型专利，申请号：201120341665.0，申请日：2011年9月13日．软件著作权：(1)现代集成快速原型系统(CIRPS V1.0)（软件著作权登记，登记号：2005SR07148）．著作权人：徐安平、刘玉山、陈青果、侯红叶、高艳平、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2005年7月。(2)现代集成快速原型系统(CIRPS V2.0)（软件著作权登记，登记号：2007SR06739）．著作权人：徐安平、牛亚松、刘玉山、陈青果、侯红叶、宋丽、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2007年5月。(3)非均质实体造型系统（HO-CAD V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR04932）．著作权人：徐安平、纪振鹏、曲云霞、赵竞雄、刘志华．中华人民共和国国家版权局，2008年3月。(4)铣削过程物理仿真系统（MPSS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR07563）．著作权人：徐安平、曲云霞、孙明达．中华人民共和国国家版权局，2008年4月。(5)STL模型缺陷检测与修复系统（STL Master V1.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR041794）．著作权人：徐安平、张蕊、曲云霞、朱东彬．中华人民共和国国家版权局，2010年8月16日。(6)铣削过程物理仿真系统（MPSS V2.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR061831）．著作权人：徐安平、张大卫、张学中、靳红伟、韩喜峰、常宁、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2010年11月18日。(7)基于Web的博硕士学位论文管理系统（DMMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR036294）．著作权人：张满囤、徐安平、韩冬冬、张金镯、王智琦、王丽、边彬彬．中华人民共和国国家版权局，2011年6月10日。(8)基于Web的图书馆学科联络馆员信息服务管理系统（IDISMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR042556）．著作权人：徐安平、王智琦．中华人民共和国国家版权局，2011年7月2日。可转让项目(1)一种非均质功能构件的制造方法与装置[P]．国家发明专利，专利号：ZL 2008 1 0053855.5，授权公告号：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申请日：2008年7月16日）(2)打印头与激光头构成的组合头[P]．国家实用新型专利，专利号：ZL 200820075355.7，授权公告号：CN 201211731Y，2009年3月25日（申请日：2008年7月16日）．(3)一种组织工程用三维多孔支架的制备方法及设备．国家发明专利，申请号：201010210618.2，申请日：2010年6月28日．(4)一种三维条形码标签及其制作方法．国家发明专利，申请号：201010250088.4，申请日：2010年8月11日．(5)一种非均质实体的制造方法及设备．国家发明专利，申请号：201110269706.4，申请日：2011年9月13日．(6)一种非均质实体的制造设备．国家实用新型专利，申请号：201120341665.0，申请日：2011年9月13日．(7)现代集成快速原型系统(CIRPS V1.0)（软件著作权登记，登记号：2005SR07148）．中华人民共和国国家版权局，2005年7月。(8)现代集成快速原型系统(CIRPS V2.0)（软件著作权登记，登记号：2007SR06739）．中华人民共和国国家版权局，2007年5月。(9)非均质实体造型系统（HO-CAD V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR04932）．中华人民共和国国家版权局，2008年3月。(10)铣削过程物理仿真系统（MPSS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR07563）．中华人民共和国国家版权局，2008年4月。(11)STL模型缺陷检测与修复系统（STL Master V1.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR041794）．中华人民共和国国家版权局，2010年8月16日。(12)铣削过程物理仿真系统（MPSS V2.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR061831）．中华人民共和国国家版权局，2010年11月18日。(13)基于Web的博硕士学位论文管理系统（DMMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR036294）．中华人民共和国国家版权局，2011年6月10日。(14)基于Web的图书馆学科联络馆员信息服务管理系统（IDISMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR042556）．中华人民共和国国家版权局，2011年7月2日。可承担（合作开发）科研项目与技术合作(1)CAD/CAM软件开发，RPM相关技术开发：包括功能性梯度材料/生物医学材料计算机辅助设计以及快速原型和制造（RPM）相关技术及应用；(2)功能材料或构件的数字化设计与制造技术开发，网络制造技术开发；(3)功能构件的多尺度建模、仿真分析与优化技术；(4)高速精密加工工艺及装备的动态精度设计。

数控立车切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在 20 世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。是制造业中重要工业领域，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等行业的主要加工技术，也是这些工业领域迅速发展的重要因素。为了满足市场和科学技术发展的需要，达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性,数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。 黑灯工厂”是 Dark Factory 的直译，即智慧工厂，因为从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均在空无一人的“黑灯工厂”内完成，无需人工操作，所以可以关灯运行，故而得名。智能化才是支撑企业的核心，智慧工厂中员工对智能化设备的掌控能力的要求大大提高，由原来的纯粹单一“操作为主，设备为辅”的角色演变为“设备为主，操作为辅”，需要员工变身为具备全面技术能力的工程师。技术工程师不仅要保证智能化生产线的正常运行，还要保证快速处理生产过程中产生的异常等，而且成为了智慧工厂的“隐形人”，由其在综合考虑效率、成本等因素的基础上决定哪些工作由机器完成，哪些由人完成，实际的生产仍是一个人机协作的过程。基于数字孪生建模、分析、调试、决策和运维等远程管控来实现和保障的。 本项成果的核心是黑灯模式下的动柱式数控机床智能装备及基于云控远程运维平台的加工产线的开发及其产业化，主要是开发中小型数控动柱立式机床智造装备、基于数字孪生驱动的云管控系统及 APP，研制低时延智能控制器并实现产业化。其关键技术是数字孪生驱动的一体化设计、智能控制AI 算法及其控制器和基于物联网的云控远程运维技术。数控机床与智能数字化+物联网+云平台相结合，因此形成的本成果是特有的数字化智能装备（数智装备）。 技术先进性和独占性在于： （1）基于数字孪生的动柱式数控车床的设计制造方法及精密加工自动化流程智能改进技术； （2）基于数字孪生驱动的自感知、自决策、可预测性运维等于一体的黑灯模式智慧工厂的云管控平台及制造服务 APP； （3）全新的基于区域选择性耦合控制的低时延智能控制技术的开发。创新点在于： （1）基于数字孪生模型的动柱式数控机床及其配套生产线的设计制造方法创新； （2）“倒立式五轴车铣中心”实现 5 面车铣复合加工；“动柱式数控立车”技术，X 轴主导轨、X 轴滚动丝杆、X 轴副导轨三者来定位动立柱技术；8-12 工位伺服液压刀塔，加工时换刀快、精度高、故障少； （3）通过内置 K210 智能芯片、SIM8200/8300 和智能传感等核心模块，实现了智能装备间 NB-ioT 和 mMTC 等 5G 物联通讯和人机交互； （4）将多源数控机床运行数据高效融合以及边缘计算与云端一体化，开发制造服务 APP 模块，构建面向制造服务生命周期的云网端管控平台； （5）基于区域选择性控制的低时延智能控制器实现了智能装备之间的网格化耦合控制，结合云网端管控系统及深度学习，构成智能产线。

本发明公开了一种基于运动学变换的数控砂轮磨削加工方法，包括：生成初始砂轮加工路径并执行离散化处理以产生多个离散点；在砂轮架驱动轴的移动范围内选择位置点，并根据这些位置点网格划分生成多个立方体网格单元；找到分别包含各个离散点的立方体网格单元，然后计算离散点在所处网格单元中的体积误差矢量；利用体积误差矢量对各个离散点执行转换，由此生成新的多个离散点；通过拟合方式生成新的砂轮加工路径并执行相应的磨削处理。本发明中还公开了对计算体积误差矢量和点压缩处理方式的改进。通过本发明，能够有效降低由于数控磨床运动学特性及几何误差所引起的实际磨削轨迹与理想磨削轨迹之间的偏差，相应提高加工的几何精度和尺寸精度。