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基于多层次监控和三级加工自优化的可重构数控系统
成果的背景及主要用途：
该成果属于高端装备制造业领域，内容涉及数控技术创新与自主数控系统及其产业化应用，是在已完成天津市数控系统技术重点攻关项目成果的基础上，通过进一步深化研究取得的。实施期限为 5 年，自 2006 年 10 月至 2011 年 12 月。该成果针对复杂数控装备的集成监控、可重构数控系统流水线架构和三级加工自优化与控制等方面进行系统的研究。
技术原理与工艺流程简介：
（1）针对数控系统内多任务调度及实时并行化执行的特点，提出基于可重构的数控流水线架构。该架构由数控主控流水线线程、驱动程序和数控微代码实时执行单元构成数控流水线体系，可实现软件乃至于硬件的多重可重构。
（2）针对数控系统因功能集成造成的核心运动控制实时性差、结构复杂等问题，提出一种新的多层次集成监控数控的系统架构。该监控系统架构通过底层数控系统监控层、监控管理层、远程诊断监控层进行分级式地故障分析与诊断，实现数控装备的监控与维护。
（3）提出一种具有三级加工自优化功能的智能控制方法，实现通过数控系统对数控机床的智能控制。
技术水平及专利与获奖情况：
该成果在国内外首次提出并研究基于可重构、多层次集成监控和三级加工自优化的数控流水线架构，并开发了全新的 2-6 轴联动控制可重构数控系统，已获得三项国家发明专利和两项软件著作权，并发表重要论文 12 篇。经专家组鉴定，达到了国际领先的水平。
应用前景分析及效益预测：
鉴于该成果的独特技术特征及数控产业的国家需求和巨大市场潜力，依托该成果的“天大精益数字化制造产业园”项目已于 2011 年在天津海河科技园区奠基建设，占地面积 100 亩，可实现年产值 10 亿元以上的规模。
应用领域：高端装备制造业
技术转化条件：
该成果已实现产业化运作，并推广到福建威诺数控、鑫菱机床厂、威海东云数控机床、天地股份有限公司等企业，取得了很好的经济社会效益。
合作方式及条件：根据具体情况面议
天津大学
2021-04-11
“X-Cut”数控切削参数优化系统
“X-Cut”是北京航空航天大学高效数控加工技术研究应用中心自主研究开发的系列化数控切削参数优化系统，其核心软硬件系统包括：SimuCut、DynaCut、OptiCut和DataCut。X-Cut”已形成应用实施操作规范和应用指导，建立了技术培训及技术服务体系，并在国防科技工业“千台数控机床增效工程”的100余家企业成功应用，取得显著增效成果。 该系统在考虑机床、刀具的动态特性和工件材料切削特性基础上，通过对数控铣削加工过程的切削力学、动力学等仿真，并根据给定的机床、刀具和工艺约束条件，提供铣削过程“仿真-优化-数据库-数据手册”使能技术解决方案，适用于100多种材料牌号的高速、中低速铣削加工参数的优化。提高材料去除率(MRR)指标20〜50%；提高主轴功率利用率20~50%。已获得多项国家发明专利或软件著作权，获得国防科学技术奖二等奖和全国发明展览会金奖。
北京航空航天大学
2021-04-13
槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化
针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%，但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。
南京工程学院
2021-05-21
槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化
针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%,但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。
南京工程学院
2021-01-12
自晒
荣成市精宜海洋科技股份有限公司
2021-08-30
基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参数优化方法
本发明公开了一种基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参 数优化方法。优化后保证数控程序在整个加工过程中都保持工件没有 过切现象，保证刀具时刻都处于最大安全载荷的稳定工作状态下，生 成材料去除率最优的数控程序，提高数控程序的质量;刀具在加工过 程中载荷状态被优化，可以减小刀具突变载荷的冲击，提高刀具使用 寿命;优化后能生成效率最高的 G 代码程序，提高生产效率。
华中科技大学
2021-04-14
基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参数优化方法
本发明公开了一种基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参 数优化方法。优化后保证数控程序在整个加工过程中都保持工件没有 过切现象，保证刀具时刻都处于最大安全载荷的稳定工作状态下，生 成材料去除率最优的数控程序，提高数控程序的质量；刀具在加工过 程中载荷状态被优化，可以减小刀具突变载荷的冲击，提高刀具使用 寿命；优化后能生成效率最高的 G 代码程序，提高生产效率。
华中科技大学
2021-04-14
一种基于指令域分析的数控加工工艺参数动态优化方法
本发明公开了一种基于指令域分析的数控加工工艺参数动态优 化方法，包括： (1)设置采样的加工状态信息和加工程序指令序列信息， 并相应配置形成加工信息动态采集界面；(2)实时采集获取实际加工数据，并利用正余弦算子对采集的数据进行迭代平滑处理，并提取滤波 处理后信号的特征值； (3)根据当前行加工的 G 指令和/或刀位轨迹类型 在工艺系数数据库中选择确定优化系数；(4)利用上述步骤获取的特征 值以及优化系数，建立优化模型，据此计算当前合理的工艺参数，从 而实现对加工工艺参数的动态优化。本发明的方法以指令域分析为基 础，可以实现对数控系统工艺参数快速优化，实现与插补周期同步， 最大程度实现数控系统加工质量与效率的提升。
华中科技大学
2021-04-11
对数控机械加工设备的模态分析测点执行布置优化的方法
本发明公开了一种用于对数控机械加工设备的实验模态分析测点执行布置优化的方法，包括：(1)通过有限元仿真，获得设备的整体结构模态振型及相应的模态振型矩阵；(2)利用整体结构模态振型，确定并选取设备的模态振型敏感部件及其相应的振型矩阵；(3)从模态振型敏感部件中选取其表面可测节点，并将这些表面可测节点作为布置优化的对象；(4)使用有效独立法，对表面可测节点进行迭代剔除；以及(5)采用香农采样定理，对模态振型敏感部件执行线性化均匀布点。通过本发明，可以克服现有模态测试效率低、时间长等方面不足，并能够在保证数控机床结构模态测试中固有频率和振型辨识前提下，优化测点数目及测点位置，提高测试效率。
华中科技大学
2021-04-11
双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法
本发明公开了一种双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法，该方法包括：(1)生成刀位轨迹文件；(2)提取刀位点位置坐标值和刀轴矢量；(3)计算双转台 A 轴旋转角度θA 和 C 轴旋转角度θC；(4)计算出系数和以及(5)利用这些系数计算出最优夹具高度，由此实现对机床的夹具高度及加工路径优化过程。通过本发明，由于最大程度避免了刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系下的 X、Y、Z 轴上不必要的平移运动，可以有效地缩短加工时间，并能够避免局部运动幅度过大造成的加工质量劣化和撞刀事故。
华中科技大学
2021-04-11