车间数字化制造模式和Web服务移动控制数控系统研究

在中国国家自然科学基金项目《人机协同的车间数字化制造模式——基于移动通信的车间数字助理和掌上数据研究》资助下， 以制造车间为研究对象，开展人机协同的车间数字化制造模式及其关键技术研究，对其成果进行学术总结。 提出车间数字化制造(Digital Shop Manufacturing，DSM)概念。DSM以制造科学技术为基础，应用数字技术对车间制造中所涉及的所有对象和活动给予表示、进行处理和控制，具有信息化、网络化、智能化、自动化等特点。提出数字化车间系统(Digital Shop System，DSS)概念，将DSS分为车间数字化管理软件系统(Shop Digital Management Software System，SDMSS)和车间控制系统(Shop Control System，SCS)等两部分。     

采用无线通信技术的新型数控系统

移动通信技术和智能掌上设备的飞速发展及其在其他领域的广泛应用，必将对制造模式产生深刻的影响，为数字化制造带来重大的机遇和挑战。本文根据“基于移动通信技术的人机协同车间数字化制造模式”的要求，提出一种采用无线通信技术的新型数控系统。新型数控系统由两部分构成：一部分是可移动的掌上控制器，我们称其为数控PDA；另一部分则安装于机床上，称为嵌入式机床控制器。两部分之间通过W1-Fi(802．11X)或蓝牙(Bluetooth)实现通信。在这种模式下，现今的数控系统中的很大一部分功能将被转移到数控PDA上。而机床控制器则主要执行实时运动控制和PLC功能。这种新型数控是真正的嵌入式系统，大大降低了数控系统的体积和成本。新型数控系统的最大优势是能够方便地实现设备级的无线联网；同时，通过数控PDA也彻底改变了数控机床的操作模式，把以机器为中心改变为以人为中心，并实现一人多机操作。本文重点对新型数控的体系结构以及通信机制及其实现进行探讨。     

基于全软件数控系统的网络通信技术的研究

在分析了数控系统故障诊断的缺点基础上,提出了将无线网络技术应用于数控系统的新理念.研究了蓝牙技术的产生、发展以及蓝牙网络中的拓扑结构.针对蓝牙技术引入数控系统的目的、技术方案、实现构架等方面进行了系统的研究.对无线网络技术如何嵌入到基于windows2000操作系统下的全软件数控系统进行了实验分析;在C++Builder6环境下设计了全软件数控系统中的发送模块程序;数控PDA的接收模块设计利用evb3.0作为平台.奠定了网络化数控系统研究的基础.     

基于设计模式的开放式数控系统软件技术研究

开放式数控系统不仅要实现系统的功能属性，还要尽可能地实现其非功能属性。根据数控系统典型功能建立了数控系统分层体系结构，根据任务的功能特性和实时性将控制系统划分成功能模块。将设计模式和组件的理论应用于数控系统功能模块的设计，运用命令处理器模式、桥接模式、命令模式和MVC模式等详细设计了运动控制功能模块、轴控制模块、逻辑控制模块、人机控制模块，为解决开放式数控系统中可维护性、可扩展性、可重构性、可移植性、可靠性等非功能属性提出了一种有效的软件设计方法．     

基于Web服务的数控系统运动控制集成技术研究

对数控系统信息集成中的一个非常重要的问题——运动控制器的集成技术进行了研究.对运动控制器和CNC 的集成统一接口标准进行了讨论,提出了版本空间的概念和缩小版本空间的方法.进行了基于Web服务的运动控制器的Web服务开发和实验.研究结果为数控系统和车间数字化制造设备的跨平台无缝集成和可重构提供了支持.     

基于蓝牙和Windows CE.NET的数控系统编程和通信技术

提出了一种基于蓝牙技术和Windows CE.NET且适用于车间人机协同制造的新型数控系统。该系统分为移动控制器和机床控制器两部分,前者是基于智能手机的移动控制器,后者是基于WindowsCE.NET的嵌入式机床控制器,它们彼此通过蓝牙技术通信。详细介绍了该系统的体系结构和基于.NET Compact Framework的编程模型,阐述了蓝牙技术的通信机制及其实现,并给出了简单的研究结果。     

基于Web服务的移动网络数控系统研究

软件平台的多样性严重制约车间信息集成,为此将Web服务引入到车间数字化制造设备,研究了一种能够支持协同制造和系统集成的数控系统,提出了它的概念和网络结构,划分了功能层次.明确了Web服务提供者和Web服务请求者,以及它们之间的关系,阐明了在.NET Framework支持下进行系统软件设计的方法和体系结构,对运动控制Web服务的实现进行了研究,解决了数控系统的跨平台和可重构问题,真正实现了集成制造和全球制造.     

基于Linux内核的数控系统关键技术研究

根据在Linux平台上开发强实时应用所采用的双内核操作系统的结构特点，提出了一个基于Linux平台的数控系统设计方案，重新划分了传统用户模式下运行的数控软件体系结构，建立了一个实时控制层、控制接口层和数控应用层的三层模型。根据该模型实现了在Linux平台上的电火花数控系统，并以此为例研究了内核模式中的实时控制层实现，讨论了按控制接口层规范编写数控应用层自定义插件的方法。     

基于数字化人的柔性制造系统的研究

基于人机一体化思想,在计算机技术和无线移动通信技术的支持下,将“数字化人”的概念引入柔性制造系统车间中,在此基础上构建了数字化人-机协同柔性制造系统,给出了整体结构图,并详细研究了数字化人-机协同柔性制造系统中的关键技术:基于Web服务技术和移动技术的新型数控系统、蓝牙移动自组网技术、基于多Agent移动计算的人机协同管理调度技术.最后,通过一个实例实现了基于数字化人的人机协同柔性制造过程.     

基于多移动代理的分布式协同控制研究

针对移动代理的特点和其在分布式协同中的要求,提出了一种基于多移动代理的分布式协同控制机制和算法。给出了支持分布式用户协同工作的多移动代理协同交互的体系结构和协同控制模型。在扩展移动代理固有属性的基础上,赋予了分布式事务的属性,提出了移动代理事务及其相关概念,并给出了基于移动代理事务的行为状态的转换和基于等待队列的多移动代理协同算法。给出了Web环境下多移动代理的协同控制应用验证模型。     

基于蓝牙通信的工业现场设备调试监控方法

利用蓝牙无线通信技术,建立移动通信工具和姿态测量系统下位机之间的联系,并且在移动通信工具上开发适用的客户端程序,在下位机中建立驻留程序,以主从的方式进行通信,从而实现对姿态测量系统进行便捷有效地监控、调试的目的,并且可以用GSM网把采集到的数据传输到远程服务器,进行数据分析,实现远程诊断。     

工具磨床分段型CNC控制软件的总体设计与后置处理

将分段型ＣＮＣ系统的结构思想应用于六坐标ＣＮＣ工具磨床上，提出从后置处理到伺服系统驱动的六坐标ＣＮＣ工具磨床的分段型ＣＮＣ软件结构，以提高伺服系统的实时性和简化下位插补程序的设计，设计了专用的后置处理，以完成分段型ＣＮＣ控制的关键部分，为使读磁盘数据时的暂停对加工精度影响的较小，用暂停指令Ｇ０４实现加工过程中的准停。     

基于无线通信的数控机床监控系统设计

提出了采用单片射频收发芯片nRF2401设计数控机床监控系统的方案.在该方案中,利用抗干扰性能高的PIC芯片设计了监控终端,采用一般的MCS-51单片机制作了通信处理机,以Delphi开发了上位机界面,并介绍了无线通信的通信协议.所设计的监控系统所需外围元件少,监控终端和通信处理机简单,抗干扰能力强.相比传统的监控系统,该系统无需布线,其无线通信距离可达100m,非常适合于车间级的数据传输,尤其适合于需要增设监控功能的旧生产车间升级.     

基于蓝牙技术的高效可维护数控在线监控系统

针对以往专用数控系统无法进行在线测试和监控、现场维护性很差的现状，通过将蓝牙（Blue-Tooth）技术应用于数控系统中，实现了数控加工时现场数据的实时可维护性和蓝牙无线在线监控。提出了实时可维护数控系统的概念并予以实现。     

数控冲床控制系统的开放式设计

使用PLC和运动控制卡构成系统的硬件平台,工控机作为上位机,构建一种开放式数控冲床控制系统。PLC完成开关量的采集和逻辑控制,运动卡实现伺服系统的运动控制。用VC＋＋6．0开发通信接口以及监控界面,实现了高效、灵活的开放式冲床控制系统设计。     

蓝牙技术在机床数控系统通讯中的应用研究

简要介绍了蓝牙技术及其特点,并就利用蓝牙技术实现机床数控系统的通讯的实现方法--代替串行总线和构建无线制造网络进行了讨论.     

基于DSP的机床数控系统设计

分析了新一代数控机床的发展趋势 ,提出了一种用TMS3 2 0F2 40DSP设计数控系统的方法。用高性能的数字信号处理器 (DSP)代替单片机 ,可提高机床数控系统的运行速度 ,满足高速和高精度控制的要求     

数控教学实验平台的设计与实现

为适应开放式数控系统及现代制造技术的发展趋势,以及学校的教学需要。开发研制了数控教学实验平台。该平台可实现数控原理实验和远程监控实验两部分内容。本平台可用于高校的数控教学实验,有助于提高学生对数控机床的原理、结构以及远程制造系统的直观认识和理解．并增强学生的实际动手能力。     

数控机床切削加工过程智能自适应控制研究

在华中Ｉ型数控系统的基础上开发了智能自适应数控系统,以实现数控机床切削加工过程智能自适应控制,提高切削效率。用模糊控制器对数控铣削过程所进行的智能自适应控制试验结果表明,该智能自适应数控系统性能良好,能提高数控机床在切削加工过程中的智能水平及自适应能力,提高了其切削效率。     

衍生式计算机数控系统

基于ＰＣ的开放式数控系统将逐步取代传统的专用数控系统,在这一前提下,提出午睡一式计算机数控系统。空是将原有系统作为一功能部件,对其进行衍生式设计,使其具有开放系统的功能和特征。文章给出了衍生式计算机数控系统的基本原理和体系结构以及软件和硬件实现方法,介绍了其在椭圆活塞ＣＮＣ车削系统上的实验和应用。