汽車制造
? ? ? 2017年7月20日，第一屆中國（武漢）智能制造大會在武漢隆重舉行。展會期間，今日智造作為受邀媒體，有幸對武漢華中數(shù)控股份有限公司陳吉紅董事長進行了專訪，在接受記者采訪時，陳董事長侃侃而談，為我們詳細介紹了華中數(shù)控的技術(shù)突破，智能制造方面的成績以及未來愿景。?
據(jù)了解華中數(shù)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(shù)控在科研方面取得了哪些突破，陳董介紹，華中數(shù)控在我國數(shù)控系統(tǒng)后發(fā)追趕，面臨更嚴苛要求的應(yīng)戰(zhàn)壓力下，在04專項支持下，奮力拼博，歷經(jīng)幾代技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)出了華中8型為代表的自主可控的數(shù)控系統(tǒng)，全面達到國際先進水平。構(gòu)建了系統(tǒng)平臺化、網(wǎng)絡(luò)化，有創(chuàng)新的智能數(shù)控系統(tǒng)，為中國智能制造提供了智能平臺。通過承擔(dān)04專項，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(shù)控系統(tǒng)的研制，研發(fā)團隊攻克了運動控制技術(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、高速、高精等運動控制核心技術(shù)，實現(xiàn)了對國外數(shù)控系統(tǒng)高檔控制功能的全面覆蓋。
基于機床統(tǒng)一運動學(xué)模型，完成了雙轉(zhuǎn)臺、雙擺頭、擺頭轉(zhuǎn)臺型等多種結(jié)構(gòu)五軸數(shù)控機床的RTCP變換，實現(xiàn)了高性能五軸聯(lián)動RTCP功能。研發(fā)了五軸大圓插補、極坐標(biāo)插補、圓柱面插補功能，提高了刀軸插補精度。定向加工功能實現(xiàn)了工件自動定位誤差補償。通過集成五軸測量模塊，實現(xiàn)了五軸機床結(jié)構(gòu)參數(shù)自動在線測量。提出了旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的動態(tài)匹配算法，解決了五軸機床旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)特性調(diào)試的問題。
針對車銑復(fù)合機床的應(yīng)用，研發(fā)主軸同步控制與伺服軸位置同步控制技術(shù)。實現(xiàn)了主、從軸之間同步運行和伺服主軸分度，滿足了飛速交換工件、多邊形加工以及車銑轉(zhuǎn)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控制單邏輯軸的難題。研發(fā)了多通道控制技術(shù)，實現(xiàn)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、復(fù)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)實現(xiàn)了復(fù)雜曲面類零件的高速與高光鏡面加工。實現(xiàn)了捷度連續(xù)變化的柔性加減速，配合Hermite、Bezier、NURBS等多種樣條曲線平滑算法，提高了復(fù)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，而國外同類系統(tǒng)為15分33秒，零件加工質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下華中8型系統(tǒng)效率更高。
為解決高速、高精和高剛度的伺服驅(qū)動控制難題。提出了常規(guī)矢量控制與復(fù)矢量前饋補償結(jié)合的算法，實現(xiàn)了高性能電流動態(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(jié)合，實現(xiàn)高增益電流控制并提高了系統(tǒng)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題，提高了伺服控制精度。
開發(fā)并集成了空間幾何誤差補償模塊，實現(xiàn)了機床定位誤差、直線度誤差、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，實現(xiàn)了機床熱變形引起的熱誤差補償。
構(gòu)建了高性能數(shù)控系統(tǒng)軟硬件平臺和新型開放式二次開發(fā)平臺，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)/外部設(shè)備全數(shù)字化通訊和互聯(lián)，為用戶提供了多層次的深度開發(fā)手段。
提出了硬件可置換、軟件跨平臺的高性能數(shù)控裝置軟硬件體系結(jié)構(gòu)。率先實現(xiàn)了數(shù)控主板、IPC單元、現(xiàn)場總線設(shè)備等數(shù)控硬件可互換；設(shè)計嵌入式一體化結(jié)構(gòu)的數(shù)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(jié)構(gòu)，可兼容如Windows、Linux、Android等不同操作系統(tǒng)平臺。
實現(xiàn)了高同步性的NCUC現(xiàn)場總線技術(shù)。提出了新型全自動式漂移補償和偏移補償算法，實現(xiàn)了基于幀傳輸片內(nèi)延時實時精確補償，獲取了高同步精度。提出了時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(quán)的NCUC總線經(jīng)第三方與國外EtherCAT總線對比測試，NCUC2.0的時鐘同步達到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。
建立了新型的開放式數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)平臺，為第三方應(yīng)用提供了多層次的深度開發(fā)手段。研發(fā)了多層次開放的API應(yīng)用程序二次開發(fā)接口，形成了包含應(yīng)用、功能、控制、設(shè)備和數(shù)據(jù)采集等多層次的應(yīng)用程序開發(fā)接口工具包。基于腳本技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)HMI(人機界面)的二次開發(fā)，提供腳本集成、動態(tài)庫集成、本地應(yīng)用程序、云端應(yīng)用程序集成等四種應(yīng)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(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部大數(shù)據(jù)進行封裝，形成數(shù)控系統(tǒng)開放式大數(shù)據(jù)采集和傳輸接口。接口可實現(xiàn)運動軸狀態(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(shù)據(jù)（溫度、振動、PLC、I/O、報警和故障信息等）、機床操作狀態(tài)數(shù)據(jù)（開機、關(guān)機、斷電、急停等）、加工程序數(shù)據(jù)（程序名稱、工件名稱、刀具、加工時間、程序執(zhí)行時間，程序行號等）等大數(shù)據(jù)采集。
基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)了PLC編程平臺。通過模型驅(qū)動、狀態(tài)機編程等方法，實現(xiàn)了PLC程序的標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)。提出了基于易包裝規(guī)范、基于總線標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層的統(tǒng)一架構(gòu)等方法，實現(xiàn)了與數(shù)控系統(tǒng)NCK的無縫集成。同時開發(fā)了遵循PLCopen規(guī)范的運動控制、安全等工控軟件庫。實現(xiàn)了從處理器及外圍器件、現(xiàn)場總線、編譯工具鏈、開發(fā)平臺、工控軟件庫等環(huán)節(jié)的自主可控。
拓展了基于數(shù)控系統(tǒng)云服務(wù)平臺和云計算結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，實現(xiàn)了機器互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，為數(shù)字化車間建設(shè)提供了技術(shù)保障
通過Saas云架構(gòu)實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)云服務(wù)平臺，可方便的接入遠程的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床。平臺采用HTML5、WebSocket等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)WEB應(yīng)用的數(shù)據(jù)可視化和跨平臺操作，用戶可通過電腦、手機、平板等設(shè)備實現(xiàn)與云服務(wù)平臺的遠程交互。同時與平臺集成的產(chǎn)線控制器實現(xiàn)了從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床、車間生產(chǎn)線、車間信息化管理軟件（DNC、MES、ERP、PLM、CAPP、CAD/CAM等）之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)與共享，構(gòu)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(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)明了一種基于云計算結(jié)構(gòu)的智能化高檔數(shù)控系統(tǒng)體系架構(gòu)。將在本地數(shù)控系統(tǒng)上實現(xiàn)的復(fù)雜計算的非實時性功能移入到數(shù)控系統(tǒng)云端，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)功能的本地和云端分散部署。本地數(shù)控裝置接收云端上位機提供的應(yīng)用服務(wù)，如PDM、ERP、MES、CAPP、CAD/CAM等，實現(xiàn)云端應(yīng)用軟件操作體驗的本地化。同時系統(tǒng)在云端集成了數(shù)據(jù)處理算法引擎，用戶調(diào)用算法引擎實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)。
在研制過程中，數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)獲得了許多科技成果。申請發(fā)明專利69項（授權(quán)29項），申請實用新型專利7項；形成的國家標(biāo)準(zhǔn)8項、國家標(biāo)準(zhǔn)報批稿3項，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項；獲得軟件著作權(quán)64項；發(fā)表論文88篇。
?視頻：華中數(shù)控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄一
（△采訪問題：華中數(shù)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(shù)控取得了哪些突破？）
“十二五”期間產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，要求越來越多的設(shè)備實現(xiàn)智能互聯(lián)，為客戶創(chuàng)造更多的價值，而陳董也就華中數(shù)控是如何通過高精技術(shù)來提升產(chǎn)品的附加值向記者做了闡述。
裝備與系統(tǒng)是智能制造發(fā)展的基礎(chǔ)。對于我們這樣一個制造大國，沒有強大的自主品牌裝備和系統(tǒng)的支撐，實施智能制造就是空中樓閣，也毫無安全可言。因此，國家越來越重視智能制造“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，積極推進試點示范，爭取早日實現(xiàn)自主品牌智能制造裝備和解決方案的大規(guī)模工程應(yīng)用。
華中數(shù)控在華中8型高性能數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于云計算、大數(shù)據(jù)、CPS等單元技術(shù)，利用控制信息、傳感信息、網(wǎng)絡(luò)信息，實現(xiàn)了從數(shù)控設(shè)備的運行、加工、操作和編程等環(huán)節(jié)的智能化，開發(fā)了智能管理、智能調(diào)試、智能補償、智能加工、健康保障、網(wǎng)絡(luò)銷售平臺、租賃服務(wù)、云端工廠等超越國外的原創(chuàng)性的智能化軟件。并在武漢建立了“數(shù)控加工大數(shù)據(jù)中心”，通過無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控用戶企業(yè)車間生產(chǎn)線的相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)華中8型數(shù)控系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、加工優(yōu)化、健康保障等智能化功能。華中數(shù)控由此邁出了向制造型服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的步伐。
面對電子信息產(chǎn)品制造行業(yè)對數(shù)控系統(tǒng)高速、高精的技術(shù)要求，華中數(shù)控創(chuàng)造性地提出了“指令域示波器”的加工過程大數(shù)據(jù)分析方法，實現(xiàn)了控制算法優(yōu)化和加工工藝參數(shù)優(yōu)化等智能化技術(shù)，在華中8型基礎(chǔ)上開發(fā)了高速鉆攻中心數(shù)控系統(tǒng)HNC-818AM。同時，華中數(shù)控最新研發(fā)的LDD系列高動態(tài)響應(yīng)伺服電機，加減速性能大大提高，最高轉(zhuǎn)速達到4500r/min。
由于智能化技術(shù)和高動態(tài)特性伺服電機的應(yīng)用，在同等加工質(zhì)量的前提下，與國外品牌數(shù)控系統(tǒng)相比，配置華中數(shù)控系統(tǒng)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(yīng)用高檔數(shù)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(shù)控承擔(dān)了中國制造2025典范--面向3C加工的智能工廠，專家評價“該項目達到國際先進水平”。該項目利用自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)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，同時采用先進的智能化制造執(zhí)行系統(tǒng)等技術(shù)手段，應(yīng)用于智能手機等3C產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，實現(xiàn)“國產(chǎn)裝備裝備中國3C制造業(yè)”的格局，為“中國制造2025”戰(zhàn)略在我國3C制造業(yè)的推進形成典型示范，具有重大意義。
??視頻：華中數(shù)控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄二
（△采訪問題：“十二五”期間產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，要求越來越多的設(shè)備實現(xiàn)智能互聯(lián)，為客戶創(chuàng)造更多的價值，那么華中數(shù)控是如何通過高精技術(shù)來提升產(chǎn)品的附加值的？）
華中數(shù)控作為我國數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)的領(lǐng)軍者以及國家首批“創(chuàng)新型企業(yè)”，對于未來的創(chuàng)新之路，當(dāng)然也有一定的規(guī)劃，陳董向記者透露，“十三五”期間，華中數(shù)控將抓住制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期，按照“一核三體”的發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)公司做大做強的發(fā)展目標(biāo)?！耙缓巳w”：以數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)為核心，以機床數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)機器人、電動汽車為三個業(yè)務(wù)主體。公司作為我國數(shù)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(shù)控一代”的同時，發(fā)展“智能一代”，引領(lǐng)中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
?視頻：華中數(shù)控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄三
（△采訪問題：作為我國數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)的領(lǐng)軍者以及國家首批“創(chuàng)新型企業(yè)”，華中數(shù)控在未來的創(chuàng)新之路上有怎樣的愿景呢？）
