汽車(chē)制造
? ? ? 2017年7月20日，第一屆中國（武漢）智能制造大會(huì )在武漢隆重舉行。展會(huì )期間，今日智造作為受邀媒體，有幸對武漢華中數控股份有限公司陳吉紅董事長(cháng)進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)，在接受記者采訪(fǎng)時(shí)，陳董事長(cháng)侃侃而談，為我們詳細介紹了華中數控的技術(shù)突破，智能制造方面的成績(jì)以及未來(lái)愿景。?
據了解華中數控去年獲得了中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎，而對于華中數控在科研方面取得了哪些突破，陳董介紹，華中數控在我國數控系統后發(fā)追趕，面臨更嚴苛要求的應戰壓力下，在04專(zhuān)項支持下，奮力拼博，歷經(jīng)幾代技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了華中8型為代表的自主可控的數控系統，全面達到國際先進(jìn)水平。構建了系統平臺化、網(wǎng)絡(luò )化，有創(chuàng )新的智能數控系統，為中國智能制造提供了智能平臺。通過(guò)承擔04專(zhuān)項，企業(yè)的整體研發(fā)能力和核心競爭力得到極大提升。
圍繞華中8型高性能數控系統的研制，研發(fā)團隊攻克了運動(dòng)控制技術(shù)、平臺化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)等三方面關(guān)鍵核心技術(shù)，全面縮小與國外的差距。
攻克了多軸聯(lián)動(dòng)、高速、高精等運動(dòng)控制核心技術(shù)，實(shí)現了對國外數控系統高檔控制功能的全面覆蓋。
基于機床統一運動(dòng)學(xué)模型，完成了雙轉臺、雙擺頭、擺頭轉臺型等多種結構五軸數控機床的RTCP變換，實(shí)現了高性能五軸聯(lián)動(dòng)RTCP功能。研發(fā)了五軸大圓插補、極坐標插補、圓柱面插補功能，提高了刀軸插補精度。定向加工功能實(shí)現了工件自動(dòng)定位誤差補償。通過(guò)集成五軸測量模塊，實(shí)現了五軸機床結構參數自動(dòng)在線(xiàn)測量。提出了旋轉軸與直線(xiàn)軸的動(dòng)態(tài)匹配算法，解決了五軸機床旋轉軸動(dòng)態(tài)特性調試的問(wèn)題。
針對車(chē)銑復合機床的應用，研發(fā)主軸同步控制與伺服軸位置同步控制技術(shù)。實(shí)現了主、從軸之間同步運行和伺服主軸分度，滿(mǎn)足了飛速交換工件、多邊形加工以及車(chē)銑轉換的需求。研發(fā)了雙軸同步控制技術(shù)，解決了多電機同步拖動(dòng)控制單邏輯軸的難題。研發(fā)了多通道控制技術(shù)，實(shí)現了多軸多通道的并行控制、同步控制、交換控制和重疊控制。解決了柔性生產(chǎn)線(xiàn)、復合加工機床里多軸協(xié)同的難題。
研發(fā)了納米插補技術(shù)實(shí)現了復雜曲面類(lèi)零件的高速與高光鏡面加工。實(shí)現了捷度連續變化的柔性加減速，配合Hermite、Bezier、NURBS等多種樣條曲線(xiàn)平滑算法，提高了復雜曲面表面加工質(zhì)量和加工效率。在手機外殼加工的對比測試中，華中8型為14分36秒，而國外同類(lèi)系統為15分33秒，零件加工質(zhì)量相當的情況下華中8型系統效率更高。
為解決高速、高精和高剛度的伺服驅動(dòng)控制難題。提出了常規矢量控制與復矢量前饋補償結合的算法，實(shí)現了高性能電流動(dòng)態(tài)解耦控制；將高速同步采樣硬件電流矢量控制與抗飽和卷繞技術(shù)結合，實(shí)現高增益電流控制并提高了系統帶寬；采用高分辨率絕對式編碼器及速度外推式平滑濾波估計解決電機的超低速檢測量化噪音問(wèn)題，提高了伺服控制精度。
開(kāi)發(fā)并集成了空間幾何誤差補償模塊，實(shí)現了機床定位誤差、直線(xiàn)度誤差、垂直度誤差等21項空間誤差快速補償；集成了熱誤差補償模塊，實(shí)現了機床熱變形引起的熱誤差補償。
構建了高性能數控系統軟硬件平臺和新型開(kāi)放式二次開(kāi)發(fā)平臺，實(shí)現了數控系統內/外部設備全數字化通訊和互聯(lián)，為用戶(hù)提供了多層次的深度開(kāi)發(fā)手段。
提出了硬件可置換、軟件跨平臺的高性能數控裝置軟硬件體系結構。率先實(shí)現了數控主板、IPC單元、現場(chǎng)總線(xiàn)設備等數控硬件可互換；設計嵌入式一體化結構的數控裝置主板，保障了高集成度和高防護等級；提出了軟件跨平臺的高性能軟件體系結構，可兼容如Windows、Linux、Android等不同操作系統平臺。
實(shí)現了高同步性的NCUC現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。提出了新型全自動(dòng)式漂移補償和偏移補償算法，實(shí)現了基于幀傳輸片內延時(shí)實(shí)時(shí)精確補償，獲取了高同步精度。提出了時(shí)鐘同步初始化的新算法，提高同步初始化效率。自主知識產(chǎn)權的NCUC總線(xiàn)經(jīng)第三方與國外EtherCAT總線(xiàn)對比測試，NCUC2.0的時(shí)鐘同步達到12ns，比EtherCAT的同步精度高3倍，同步初始化僅需85幀，比EtherCAT的同步初始化效率高90倍。
建立了新型的開(kāi)放式數控系統二次開(kāi)發(fā)平臺，為第三方應用提供了多層次的深度開(kāi)發(fā)手段。研發(fā)了多層次開(kāi)放的API應用程序二次開(kāi)發(fā)接口，形成了包含應用、功能、控制、設備和數據采集等多層次的應用程序開(kāi)發(fā)接口工具包?；谀_本技術(shù)實(shí)現了數控系統HMI(人機界面)的二次開(kāi)發(fā)，提供腳本集成、動(dòng)態(tài)庫集成、本地應用程序、云端應用程序集成等四種應用程序界面集成工具。利用網(wǎng)絡(luò )通信、遠程接口技術(shù)及邏輯處理對數控系統內部大數據進(jìn)行封裝，形成數控系統開(kāi)放式大數據采集和傳輸接口。接口可實(shí)現運動(dòng)軸狀態(tài)（電流、位置、速度、溫度等）、主軸狀態(tài)（功率、扭矩、速度、溫度等）、機床運行狀態(tài)數據（溫度、振動(dòng)、PLC、I/O、報警和故障信息等）、機床操作狀態(tài)數據（開(kāi)機、關(guān)機、斷電、急停等）、加工程序數據（程序名稱(chēng)、工件名稱(chēng)、刀具、加工時(shí)間、程序執行時(shí)間，程序行號等）等大數據采集。
基于IEC61131-3標準研發(fā)了PLC編程平臺。通過(guò)模型驅動(dòng)、狀態(tài)機編程等方法，實(shí)現了PLC程序的標準化開(kāi)發(fā)。提出了基于易包裝規范、基于總線(xiàn)標準應用層的統一架構等方法，實(shí)現了與數控系統NCK的無(wú)縫集成。同時(shí)開(kāi)發(fā)了遵循PLCopen規范的運動(dòng)控制、安全等工控軟件庫。實(shí)現了從處理器及外圍器件、現場(chǎng)總線(xiàn)、編譯工具鏈、開(kāi)發(fā)平臺、工控軟件庫等環(huán)節的自主可控。
拓展了基于數控系統云服務(wù)平臺和云計算結構數控系統的網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)，實(shí)現了機器互聯(lián)和數據共享，為數字化車(chē)間建設提供了技術(shù)保障
通過(guò)Saas云架構實(shí)現了數控系統云服務(wù)平臺，可方便的接入遠程的數控系統和數控機床。平臺采用HTML5、WebSocket等網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現WEB應用的數據可視化和跨平臺操作，用戶(hù)可通過(guò)電腦、手機、平板等設備實(shí)現與云服務(wù)平臺的遠程交互。同時(shí)與平臺集成的產(chǎn)線(xiàn)控制器實(shí)現了從數控系統、數控機床、車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)間信息化管理軟件（DNC、MES、ERP、PLM、CAPP、CAD/CAM等）之間的數據互聯(lián)與共享，構成了智能制造和智能生產(chǎn)的服務(wù)支撐平臺。
基于云計算、大數據和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)明了一種基于云計算結構的智能化高檔數控系統體系架構。將在本地數控系統上實(shí)現的復雜計算的非實(shí)時(shí)性功能移入到數控系統云端，實(shí)現了數控系統功能的本地和云端分散部署。本地數控裝置接收云端上位機提供的應用服務(wù)，如PDM、ERP、MES、CAPP、CAD/CAM等，實(shí)現云端應用軟件操作體驗的本地化。同時(shí)系統在云端集成了數據處理算法引擎，用戶(hù)調用算法引擎實(shí)現數控系統應用軟件開(kāi)發(fā)。
在研制過(guò)程中，數控系統關(guān)鍵技術(shù)獲得了許多科技成果。申請發(fā)明專(zhuān)利69項（授權29項），申請實(shí)用新型專(zhuān)利7項；形成的國家標準8項、國家標準報批稿3項，形成行業(yè)標準2項；獲得軟件著(zhù)作權64項；發(fā)表論文88篇。
?視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長(cháng)專(zhuān)訪(fǎng)實(shí)錄一
（△采訪(fǎng)問(wèn)題：華中數控去年獲得了中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎，可否介紹一下在科研方面，華中數控取得了哪些突破？）
“十二五”期間產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉型，要求越來(lái)越多的設備實(shí)現智能互聯(lián)，為客戶(hù)創(chuàng )造更多的價(jià)值，而陳董也就華中數控是如何通過(guò)高精技術(shù)來(lái)提升產(chǎn)品的附加值向記者做了闡述。
裝備與系統是智能制造發(fā)展的基礎。對于我們這樣一個(gè)制造大國，沒(méi)有強大的自主品牌裝備和系統的支撐，實(shí)施智能制造就是空中樓閣，也毫無(wú)安全可言。因此，國家越來(lái)越重視智能制造“自主創(chuàng )新”、自主可控“，把大力發(fā)展自主品牌智能制造裝備產(chǎn)業(yè)作為《中國制造2025》的重中之重，予以高度重視，加快核心關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研發(fā)突破，積極推進(jìn)試點(diǎn)示范，爭取早日實(shí)現自主品牌智能制造裝備和解決方案的大規模工程應用。
華中數控在華中8型高性能數控系統的基礎上，基于云計算、大數據、CPS等單元技術(shù)，利用控制信息、傳感信息、網(wǎng)絡(luò )信息，實(shí)現了從數控設備的運行、加工、操作和編程等環(huán)節的智能化，開(kāi)發(fā)了智能管理、智能調試、智能補償、智能加工、健康保障、網(wǎng)絡(luò )銷(xiāo)售平臺、租賃服務(wù)、云端工廠(chǎng)等超越國外的原創(chuàng )性的智能化軟件。并在武漢建立了“數控加工大數據中心”，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )監控用戶(hù)企業(yè)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)的相關(guān)數據，實(shí)現華中8型數控系統的遠程監控、加工優(yōu)化、健康保障等智能化功能。華中數控由此邁出了向制造型服務(wù)業(yè)轉型升級的步伐。
面對電子信息產(chǎn)品制造行業(yè)對數控系統高速、高精的技術(shù)要求，華中數控創(chuàng )造性地提出了“指令域示波器”的加工過(guò)程大數據分析方法，實(shí)現了控制算法優(yōu)化和加工工藝參數優(yōu)化等智能化技術(shù)，在華中8型基礎上開(kāi)發(fā)了高速鉆攻中心數控系統HNC-818AM。同時(shí)，華中數控最新研發(fā)的LDD系列高動(dòng)態(tài)響應伺服電機，加減速性能大大提高，最高轉速達到4500r/min。
由于智能化技術(shù)和高動(dòng)態(tài)特性伺服電機的應用，在同等加工質(zhì)量的前提下，與國外品牌數控系統相比，配置華中數控系統的鉆攻中心加工效率高出了20%。高速高精技術(shù)上的突破，使公司成功在3C制造領(lǐng)域占有一席之地。
綜合應用高檔數控技術(shù)、工業(yè)機器人、工業(yè)軟件等智能制造相關(guān)技術(shù)，華中數控承擔了中國制造2025典范--面向3C加工的智能工廠(chǎng)，專(zhuān)家評價(jià)“該項目達到國際先進(jìn)水平”。該項目利用自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)數控系統配套國產(chǎn)高速鉆攻中心機床裝備，與國產(chǎn)工業(yè)機器人配套，同時(shí)采用先進(jìn)的智能化制造執行系統等技術(shù)手段，應用于智能手機等3C產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，實(shí)現“國產(chǎn)裝備裝備中國3C制造業(yè)”的格局，為“中國制造2025”戰略在我國3C制造業(yè)的推進(jìn)形成典型示范，具有重大意義。
??視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長(cháng)專(zhuān)訪(fǎng)實(shí)錄二
（△采訪(fǎng)問(wèn)題：“十二五”期間產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉型，要求越來(lái)越多的設備實(shí)現智能互聯(lián)，為客戶(hù)創(chuàng )造更多的價(jià)值，那么華中數控是如何通過(guò)高精技術(shù)來(lái)提升產(chǎn)品的附加值的？）
華中數控作為我國數控系統行業(yè)的領(lǐng)軍者以及國家首批“創(chuàng )新型企業(yè)”，對于未來(lái)的創(chuàng )新之路，當然也有一定的規劃，陳董向記者透露，“十三五”期間，華中數控將抓住制造業(yè)發(fā)展的戰略機遇期，按照“一核三體”的發(fā)展戰略，實(shí)現公司做大做強的發(fā)展目標?！耙缓巳w”：以數控系統技術(shù)為核心，以機床數控系統和工業(yè)機器人、電動(dòng)汽車(chē)為三個(gè)業(yè)務(wù)主體。公司作為我國數控技術(shù)和智能制造的“國家隊”，將立足關(guān)鍵核心技術(shù)突破，在完善“數控一代”的同時(shí)，發(fā)展“智能一代”，引領(lǐng)中國制造業(yè)的轉型升級。
?視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長(cháng)專(zhuān)訪(fǎng)實(shí)錄三
（△采訪(fǎng)問(wèn)題：作為我國數控系統行業(yè)的領(lǐng)軍者以及國家首批“創(chuàng )新型企業(yè)”，華中數控在未來(lái)的創(chuàng )新之路上有怎樣的愿景呢？）
