本发明公开来一种基于指令域分析的数控机床工作过程的 CPS 建模方法，包括如下步骤：(1)在数控机床执行工作任务前，确定事前 工作任务数据和事前制造资源数据；(2)采集数控机床工作过程中的内 部电控数据和外部传感器数据，得到数控机床运行状态数据、事中工 作任务数据以及事中制造资源数据；(3)将制造资源、工作任务作为输 入，数控机床运行状态作为输出，在赛博空间建立相关映射关系，以 该映射关系作为数控机床工作过程的 CPS 模型，实现对数控机床工作 过程的 CPS 建模。本发明的方法通过制造资源数据和工

本发明属于数控机床技术领域，并公开了一种用于数控机床进 给系统的预紧力数字化检测装置，包括压力传感器、信号放大和调理 单元、数模转换单元和显示单元，其中压力传感器设置在用于支撑进 给系统滚珠丝杠副的轴承组与用于施加预紧力的锁紧螺母及隔套之 间，用于对轴承组所承受的预紧力执行实时检测，并输出相应的模拟 信号；信号放大和调理单元用于将压力传感器所输出的模拟信号执行 放大和滤波处理；数模转换单元用于将经过放大和滤波处理后的模拟 信号执行数模转换，然后在显示单元上予以直观显示。通过本发明， 能够结构紧凑、便于操控的方式直接获得数控机床进给系统的预紧力 数据，同时具备高精度、高响应度和适用面广等特点。 

（一）项目背景 人工智能技术快速发展，“无人车”“无人船”“无人机”等大量无人装备应运而生并运用于实战。无人装备具有“空间多维、全天候、非对称、非接触、非线性”等作战运用特点，改变了战争构成要素、作战观念、组织形态和保障模式，颠覆了行业模式，重新定义了人们的生活方式。无人装备对未来社会影响和改变必将是整体性和革命性的，存在着无限的发展和应用空间。 智慧化，是无人装备发展的必然趋势。实时感知、动态组网、自主控制、智能决策、自我学习等是未来智慧无人装备必须具备的能力，而这一切能力的赋予，离不开支持智能应用的高级综合电子及基础软件的支持。无人装备中计算系统的性能、可靠性、智能化、交互性等能力的高低是决定或制约无人装备智慧化水平的重要因素，因此，必须围绕未来无人装备的发展趋势与需求，研究满足要求的国产智能计算系统，为无人装备提供智能算力支撑。 （二）项目简介 针对未来无人装备对高性能、高可靠、智能计算能力的需要。研究了基于国产处理器、加速器和基础软件的智能计算系统，重点突破了国产器件系统安全认证、高性能、高可靠综合电子架构、异构资源统一开发环境、异构资源自适应管理、系统多级容错重构、面向领域的轻量化网络模型设计、智能应用容器化开发部署等关键技术。研制了出满足无人装备智能应用的高可靠、高性能、高可用、高安全、标准接口的国产计算系统原理样机，并通过航天领域场景验证测试。 （三）关键技术 如下图所示，围绕无人装备智能应用，需要分别从高性能、高可靠硬件构成、高效平台管理、高可用应用接入和高效算法设计开发等方面分别展开研究。平台硬件层主要包括系统硬件身份认证技术、异构硬件资源统一组件服务技术，解决系统级硬件身份认证和异构资源统一表征和管理问题，为高安全、高性能异构计算奠定技术基础；平台管理层主要包括可重构计算架构、任务资源自组织协同与动态自演化策略、面向节点协同的动态集群构建、系统多级容错模型、多目标多约束下的任务资源最优匹配算法，为无人装备智能应用提供高性能、高可靠的计算平台；高可用应用接入主要包括异构资源统一开发环境构建、系统感知的智能编译优化以及自动代码生成等内容，支撑系统综合调试，满足系统高可用要求；高效算法设计主要包括面向领域的智能应用开发流程设计、基于硬件感知的神经网络自动设计及联合压缩等技术。

"该项目基于虚拟现实技术，还原现场真实三维场景，综合集成物联网、大数据等现代信息技术，在“真实”的三维环境中，实现数据的“所见即所得”及各种交互式应用。三维可视化综合管理平台包括： 1）三维数字化工厂；2）三维可视化生产运行管理系统；3）三维可视化设备管理系统——特种设备管理系统；4）三维可视化设备管理系统——管线管理系统；5）三维可视化设备管理系统——通用设备管理系统；6）设备健康管理——设备运行仿真与优化，设备运行状态监测，故障诊断与预测；7）三维可视化安全管理——三维数字化应急预案，应急预案模拟演练，警示教育与事故再现；8）交互式技能培训。 “三维可视化综合管理平台”用户已达20多家，其中很多是长期客户，用户涵盖石油、化工、钢铁、电力、铁路、水利、民航、机械制造、军事、教育、智慧城市（园区）等行业，合同额1000多万元。随着“中国制造2025”战略的实施，智能制造、智能工厂建设已开始全面启动，“三维可视化综合管理平台”的市场前景将越来越广阔。 "

本发明公开了一种多轴数控机床通用后置处理方法，包括如下步骤：(1)根据机床结构建立机床运动变换链(2)根据步骤(1)中所建立的机床运动变换链，建立从刀具到工件的变换矩阵 QWT(3)输入初始刀位点 CL1 的机床各平动轴运动坐标Δ1(4)计算出所述初始刀位点 CL1 后续的任一刀位点 CLi+1 的平动轴运动坐标Δi+1(5)判断 i 的值是否小于n，如果小于 n 则返回步骤(4.1)，将 i 增加 1 后继续计算，否则，计算结束，输出各刀位点对应的机床平动轴运动坐标和旋转轴运动坐标。本发明克服了一般后置处理方法中机床各轴运动坐标计算公式需要手工推导的缺点，可以满足各类多轴数控机床的后置处理需求，具有求解速度快、求解精度高的优点。

本发明公开了一种数控机床铣削加工刀具破损监测方法，该方 法通过获取机床主轴电机电流信号，预处理后经过奇异谱分析与特征 值提取过程，建立刀具破损监测模型，实现对刀具破损状态的监测， 达到通过电流信号预测刀具破损的目的。本发明采用电流信号作为监 测信号，具有信号获取容易，传感器成本低，安装方便等特点，奇异 谱分解可以有效提取信号中与刀具状态相关的成分，并且奇异谱是基 于信号内部结构的分解方法，计算速度快，节省时间；特征值是基于 统计方法方差进行提取，可以有效反应刀具破损状态，并且也具有计 算速度快的特点；支持向量机在小样本、非线性模式识别中表现出许 多特有的优势，识别准备率较高。 

随着我国经济的飞速发展，对精密数控机床的需求量越来越大，尤其对特种加工数控机床的需求越来越强烈，因此在国家十一五规划中已将特种加工数控机床列入高档精密数控机床的重大专项。 特种加工数控机床包括：数控电火花线切割加工机床、数控电火花成形加工机床、电化学加工机床、激光加工机床、电子束加工机床以及离子束加工机床等。在航空、航天、船舶、汽车和家电等领域，这些特种加工数控机床是加工精密复杂形状零件和摸具不可缺少的装备。 哈工大特种加工及机电控制研究所经过多年的努力，已研制成功慢速

本发明公开了一种数控机床铣削加工刀具破损监测方法，该方法通过获取机床主轴电机电流信号，预处理后经过奇异谱分析与特征值提取过程，建立刀具破损监测模型，实现对刀具破损状态的监测，达到通过电流信号预测刀具破损的目的。本发明采用电流信号作为监测信号，具有信号获取容易，传感器成本低，安装方便等特点，奇异谱分解可以有效提取信号中与刀具状态相关的成分，并且奇异谱是基于信号内部结构的分解方法，计算速度快，节省时间；特征值是基于统计方法方差进行提取，可以有效反应刀具破损状态，并且也具有计算速度快的特点；支持向量机在小

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。