【文章內(nèi)容簡介】 ）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS ）的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC, Computer Numeric Control）技術(shù)逐步融合了CAD/CAM 的研究成果，具有自動完成數(shù)控編程和強(qiáng)大的圖形處理與加工仿真功能，具有對加工過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障診斷的能力，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的精密化和自動化水平較高。目前西方國家禁止高檔數(shù)控系統(tǒng)出口到我國，而我國的高精度數(shù)控系統(tǒng)仍然依賴進(jìn)口。由于數(shù)控產(chǎn)業(yè)潛力巨大，只有自主研究開發(fā)、生產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)，才能打破西方國家的禁運(yùn)。數(shù)控技術(shù)是 21 世紀(jì)的加工制造技術(shù)，21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)將促進(jìn)柔性化自動加工生產(chǎn)線的建立及發(fā)展，數(shù)控加工將更加普及。我國政府已把數(shù)控系統(tǒng)列為國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，明令規(guī)定今后在企業(yè)的技術(shù)改造中不得采購舊型號的普通機(jī)床，而應(yīng)以新型的數(shù)控系統(tǒng)來代替。數(shù)控加工將打破用于精密加工及小批量生產(chǎn)的界限，而將進(jìn)入普通加工及大量生產(chǎn)的行業(yè)。開放式數(shù)控機(jī)床軟件平臺研發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告－5－數(shù)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和發(fā)展的基礎(chǔ)，從一定角度講數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)就是數(shù)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)。（四） 項(xiàng)目申請單位、主要合作申請單位及項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人的基本情況項(xiàng)目申請單位華東交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院現(xiàn)有“機(jī)械制造及其自動化” 、 “載運(yùn)工具應(yīng)用工程” 兩個(gè)碩士點(diǎn)。 “機(jī)械制造及其自動化”、 “材料成型與控制工程” 、 “測控技術(shù)與儀器” 、 “工業(yè)工程”四個(gè)本科專業(yè)，七個(gè)本科專業(yè)方向；物流管理、計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)?？茖I(yè)和“機(jī)械電子工程” 、 “模具 CAD/CAM”兩個(gè)高職專業(yè)。學(xué)院承擔(dān)了 863/CIMS 科技攻關(guān)課題、鐵道部及南昌鐵路局科研項(xiàng)目累計(jì)達(dá) 30 余項(xiàng)，部分項(xiàng)目的研究屬國內(nèi)首創(chuàng)。獲國家科技進(jìn)步一等獎一項(xiàng)、鐵道部科技進(jìn)步一等獎一項(xiàng)、江西省科技進(jìn)步二等獎一項(xiàng)、三等獎兩項(xiàng)，獲江西省軟科技成果二等獎一項(xiàng)，獲江西省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎一項(xiàng)、三等獎兩項(xiàng)。（五） 有關(guān)本項(xiàng)目的現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和支撐條件本項(xiàng)目于 2022 年立項(xiàng)開發(fā)，目前處于研究開發(fā)階段，已完成如下工作：研發(fā)階段經(jīng)過了較長的市場調(diào)研，進(jìn)行了需求分析、業(yè)務(wù)模型抽象等工作、正在進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作。技術(shù)和人才是項(xiàng)目順利實(shí)施的基礎(chǔ)保障，本項(xiàng)目所需設(shè)備（數(shù)控機(jī)床及相關(guān)開發(fā)用工具 2022 年下半年將到位，新建實(shí)驗(yàn)中心大樓配備的各項(xiàng)設(shè)施為項(xiàng)目的研發(fā)提供了良好的軟件和硬件環(huán)境。 開放式數(shù)控機(jī)床軟件平臺研發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告－6－二、 項(xiàng)目實(shí)施方案（一） 項(xiàng)目達(dá)到的目標(biāo)及考核的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本項(xiàng)目由華東交大獨(dú)立研發(fā)，無知識產(chǎn)權(quán)糾紛。同時(shí)我們將在項(xiàng)目研發(fā)的基礎(chǔ)上發(fā)表相關(guān)技術(shù)論文 12 篇?？己酥笜?biāo)包括項(xiàng)目產(chǎn)品及其主要性能參數(shù)，項(xiàng)目成果包括如下三種產(chǎn)品：（1）數(shù)控機(jī)軟件開發(fā)平臺，利用此平臺實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控應(yīng)用軟件包的開發(fā)。（2）開放式智能數(shù)控軟件，利用該軟件實(shí)現(xiàn)工業(yè) PC 機(jī)對機(jī)床的控制，主要性能參數(shù)有：◆　控制軸數(shù)：包括 2 軸、4 軸、6 軸和 8 軸等；◆　系統(tǒng)分辨率：包括 、 等；◆　插補(bǔ)功能：包括 2 軸、21/2 軸、3 軸、4 軸等。（3）掃描數(shù)字化仿形軟件，對加工對象進(jìn)行掃描仿形，主要性能參數(shù)有：◆　掃描速度為：600mm/分鐘；◆　掃描精度：；◆　數(shù)字化壓縮能力：包括二維（直線、圓?。┖腿S（圓錐曲面） 。（二） 項(xiàng)目的主要研究（開發(fā)）內(nèi)容本項(xiàng)目研發(fā)“軟數(shù)控” （SOFTCNC）——開放式數(shù)控軟件，在全開放式的PC 數(shù)控系統(tǒng)上可開發(fā)各種數(shù)控軟件。本項(xiàng)目的核心內(nèi)容包括兩部分：①數(shù)控機(jī)床軟件開發(fā)平臺；②軟件包。產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)軟件開發(fā)平臺、開放式智能數(shù)控軟件和掃描數(shù)字化仿形軟件。開放式數(shù)控機(jī)床軟件平臺研發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告－7－（三） 試驗(yàn)（開發(fā)）規(guī)模及地點(diǎn)項(xiàng)目研發(fā)地點(diǎn)位于華東交大機(jī)電學(xué)院及機(jī)電實(shí)驗(yàn)中心。（四） 主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn) 主要技術(shù)關(guān)鍵項(xiàng)目將深入研究如下關(guān)鍵技術(shù)與重點(diǎn)內(nèi)容：、 在 Windows NT 下擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)許多商品化的控制硬件和軟件都支持 Windows 環(huán)境。不過 Windows NT 操作系統(tǒng)僅能支持“軟實(shí)時(shí)”控制要求，而不能滿足“硬實(shí)時(shí)”控制要求，如機(jī)床實(shí)時(shí)控制。因此操作系統(tǒng)擬采用在 Windows NT 下擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是軟件平臺的關(guān)鍵。我校已開發(fā)了嵌入式操作系統(tǒng)，將在此基礎(chǔ)上能進(jìn)一步開發(fā) Windows NT 下擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。、 應(yīng)用程序接口（API）開放式數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)重要方向是保證各種功能模塊即插即用（plug and play)。因此，應(yīng)用程序接口 (API)定義和開發(fā)是非常關(guān)鍵也是非常重要的，應(yīng)用程序接口必須保證應(yīng)用模塊的可移植性。環(huán)境開放和通用應(yīng)用程序接口保證了系統(tǒng)的開放性。對 Windows NT 的應(yīng)用程序接口可采用標(biāo)準(zhǔn) NT 應(yīng)用接口，對實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)化應(yīng)用接口，定義和開發(fā)的通用應(yīng)用程序接口。這是我們將重點(diǎn)研究和開發(fā)的內(nèi)容。、 基本控制算法和軟件伺服控制是數(shù)控系統(tǒng)的核心，在“軟數(shù)控” （SOFTCNC）環(huán)境下開發(fā)能滿足高速、高精度、多軸伺服控制要求的算法和軟件。插補(bǔ)算法是保證多軸聯(lián)動加工的基礎(chǔ)，開發(fā)線性插補(bǔ)、園弧插補(bǔ)及萬能插補(bǔ)。開放式數(shù)控機(jī)床軟件平臺研發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告－8－、 先進(jìn)控制算法及軟件為提高控制精度，開發(fā)一些先進(jìn)控制方法，如智能控制（IC） 、自適應(yīng)控制（AC） 、前饋控制（FFC ） 、預(yù)報(bào)控制（GPC） 、交叉耦合控制（CCC）等。這些方法各有利弊，應(yīng)根據(jù)不同的加工要求采用不同的控制方法。完成這些方法的軟件模塊可構(gòu)成一個(gè)控制軟件庫，在加工時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)用和組合。選用不同的控制方法的關(guān)鍵是控制精度和運(yùn)算時(shí)間。這是我們將重點(diǎn)研究和開發(fā)的內(nèi)容、 智能加工參數(shù)選擇及優(yōu)化軟件將要加工的零件劃分不同的加工特性，根據(jù)機(jī)床、材料、加工要求，基于專家系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)庫、參數(shù)復(fù)用技術(shù)（Reuse， Casebased Reasoning）選擇優(yōu)化的加工參數(shù)。在這方面我們已作了大量的研究和開發(fā)工作，并取得了一些成果。、 仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立數(shù)字化的產(chǎn)品信息模型和制造資源模型。對制造活動中有關(guān)設(shè)備、材料、工具（刀具、夾具、量具）及模具的名稱、編號、技術(shù)規(guī)格、加工能力、制造精度等進(jìn)行統(tǒng)一描述、虛擬產(chǎn)品制造環(huán)境和加工過程，實(shí)現(xiàn)加工仿真。、 掃描數(shù)字化仿形加工軟件利用接觸觸發(fā)式掃描探頭開發(fā)數(shù)控掃描數(shù)字化系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)模具的仿形加工。這是我們正在從事的工作。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)①項(xiàng)目綜合研發(fā)數(shù)控機(jī)床軟件開發(fā)平臺及軟件包，在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)，技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平；②在國內(nèi)首次使用了 CNC 和 PC 融合技術(shù)，使這種新型的 CNC 系統(tǒng)兼具開放式數(shù)控機(jī)床軟件平臺研發(fā)及應(yīng)用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告－9－傳統(tǒng) CNC 和現(xiàn)代 PC 的雙方面優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化功能；③融合了自主開發(fā)的控制算法和優(yōu)化軟件。（五） 實(shí)施方案（含技術(shù)路線、工藝流程及技術(shù)關(guān)鍵的解決方案） 開放式 CNC 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)研究新一代 CNC 利用 PC 硬件平臺形成網(wǎng)絡(luò)化，必須適合各種交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，具有良好的人機(jī)界面環(huán)境。同時(shí)要求較佳的性能價(jià)格比，在開發(fā)體系結(jié)構(gòu)方面需要符合國際潮流。 建立數(shù)控系統(tǒng)軟件開發(fā)仿真平臺開發(fā)在顯示器上仿真機(jī)床運(yùn)動真實(shí)情況，對運(yùn)動情況、定位精度自動進(jìn)行仿真