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控的技術突破，智能制造方面的成績以及未來愿景。?
據了解華中數控去年獲得了中國機械工業科學技術獎一等獎，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追趕，面臨更嚴苛要求的應戰壓力下，在04專項支持下，奮力拼博，歷經幾代技術攻關，開發出了華中8型為代表的自主可控的數控系統，全面達到國際先進水平。構建了系統平臺化、網絡化，有創新的智能數控系統，為中國智能制造提供了智能平臺。通過承擔04專項，企業的整體研發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，研發團隊攻克了運動控制技術、平臺化技術、網絡化技術乐发Vll等三方面關鍵核心技術，全面縮小與國外的差距。
攻克了多軸聯動、高速、高精乐发Vll等運動控制核心技術，實現了對國外數控系統高檔控制功能的全面覆蓋。
基于機床統一運動學模型，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，實現了高性能五軸聯動RTCP功能。研發了五軸大圓插補、極坐標插補、圓柱面插補功能，提高了刀軸插補精度。定向加工功能實現了工件自動定位誤差補償。通過集成五軸測量模塊，實現了五軸機床結構參數自動在線測量。提出了旋轉軸與直線軸的動態匹配算法，解決了五軸機床旋轉軸動態特性調試的問題。
針對車銑復合機床的應用，研發主軸同步控制與伺服軸位置同步控制技術。實現了主、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換的需求。研發了雙軸同步控制技術，解決了多電機同步拖動控制單邏輯軸的難題。研發了多通道控制技術，實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。解決了柔性生產線、復合加工機床里多軸協同的難題。
研發了納米插補技術實現了復雜曲面類零件的高速與高光鏡面加工。實現了捷度連續變化的柔性加減速，配合Hermite、Bezier、NURBS等多種樣條曲線平滑算法，提高了復雜曲面表面加工質量和加工效率。在手機外殼加工的對比測試中，華中8型為14分36秒，而國外同類系統為15分33秒，零件加工質量相當的情況下華中8型系統效率更高。
乐发Vll為解決高速、高精和高剛度的伺服驅動控制難題。提出了常規矢量控制與復矢量前饋補償結合的算法，實現了高性能電流動態解耦控制；將高速同步采樣硬件電流矢量控制與抗飽和卷繞技術結合，實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題，提高了伺服控制精度。
開發并集成了空間幾何誤差補償模塊，實現了機床定位誤差、直線度誤差、垂直度誤差等21項空間誤差快速補償；乐发Vll集成了熱誤差補償模塊，實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放式二次開發平臺，實現了數控系統內/外部設備全數字化通訊和互聯，為用戶提供了多層次的深度開發手段。
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。率先實現了數控主板、IPC單元、現場總線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。
實現了高同步性的NCUC現場總線技術。提出了新型全自動式漂移補償和偏移補償算法，實現了基于幀傳輸片內延時實時精確補償，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。自主知識產權的NCUC總線經第三方與國外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。
乐发Vll建立了新型的開放式數控系統二次開發平臺，為第三方應用提供了多層次的深度開發手段。研發了多層次開放的API應用程序二次開發接口，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發接口工具包。基于腳本技術實現了數控系統HMI(人機界面)的二次開發，提供腳本集成、動態庫集成、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。利用網絡通信、遠程接口技術及邏輯處理對數控系統內部大數據進行封裝，形成數控系統開放式大數據采集和傳輸接口。接口可實現運動軸狀態（電流、位置、速度、溫度等）、主軸狀態（功率、扭矩、速度、溫度等）、機床運行狀態數據（溫度、振動、PLC、I/O、報警和故障信息等）、機床操作狀態數據（開機、關機、斷電、急停等）、加工程序數據（程序名稱、工件名稱、刀具、加工時間、程序執行時間，程序行號等）等大數據采集。
基于IEC61131-3標準研發了PLC編程平臺。通過模型驅動、狀態機編程等方法，實現了PLC程序的標準化開發。提出了基于易包裝規范、基于總線標準應用層的統一架構等方法，實現了與數控系統NCK的無縫集成。同時開發了遵循PLCopen規范的運動控制、安全等工控軟件庫。實現了從處理器及外圍器件、現場總線、編譯工具鏈、開發平臺、工控軟件庫等環節的自主可控。
拓展了基于數控系統云服務平臺和云計算結構數控系統的網絡化技術，實現了機器互聯和數據共享，為數字化車間建設提供了技術保障
通過Saas云架構實現了數控系統云服務平臺，可方便的接入遠程的數控系統和數控機床。平臺采用HTML5、WebSocket等網絡技術實現WEB應用的數據可視化和跨平臺操作，用戶可通過電腦、手機、平板等設備實現與云服務平臺的遠程交互。同時與平臺集成的產線控制器實現了從數控系統、數控機床、車間生產線、車間信息化管理軟件（DNC、MES、ERP、PLM、CAPP、CAD/CAM等）之間的數據互聯與共享，構成了智能制造和智能生產的服務支撐平臺。
乐发Vll基于云計算、大數據和工業互聯網技術，發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現的復雜計算的非實時性功能移入到數控系統云端，實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，如PDM、ERP、MES、CAPP、CAD/CAM等，實現云端應用軟件操作體驗的本地化。同時系統在云端集成了數據處理算法引擎，用戶調用算法引擎實現數控系統應用軟件開發。
在研制過程中，數控系統關鍵技術獲得了許多科技成果。申請發明專利69項（授權29項），申請實用新型專利7項；形成的國家標準8項、國家標準報批稿3項，形成行業標準2項；獲得軟件著作權64項；發表論文88篇。
?視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄一
（△采訪問題：華中數控去年獲得了中國機械工業科學技術獎一等獎，可否介紹一下在科研方面，華中數控取得了哪些突破？）
乐发Vll“十二五”期間產業升級、經濟轉型，要求越來越多的設備實現智能互聯，為客戶創造更多的價值，而陳董也就華中數控是如何通過高精技術來提升產品的附加值向記者做了闡述。
裝備與系統是智能制造發展的基礎。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“自主創新”、自主可控“，把大力發展自主品牌智能制造裝備產業作為《中國制造2025》的重中之重，予以高度重視，加快核心關鍵技術及裝備的研發突破，積極推進試點示范，爭取早日實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，利用控制信息、傳感信息、網絡信息，實現了從數控設備的運行、加工、操作和編程等環節的智能化，開發了智能管理、智能調試、智能補償、智能加工、健康保障、網絡銷售平臺、租賃服務、云端工廠乐发Vll等超越國外的原創性的智能化軟件。并在武漢建立了“數控加工大數據中心”，通過無線網絡監控用戶企業車間生產線的相關數據，實現華中8型數控系統的遠程監控、加工優化、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業轉型升級的步伐。
面對電子信息產品制造行業對數控系統高速、高精的技術要求，華中數控創造性地提出了“指令域示波器”的加工過程大數據分析方法，實現了控制算法優化和加工工藝參數優化等智能化技術，在華中8型基礎上開發了高速鉆攻中心數控系統HNC-818AM。同時，華中數控最新研發的LDD系列高動態響應伺服電機，加減速性能大大提高，最高轉速達到4500r/min。
由于智能化技術和高動態特性伺服電機的應用，在同等加工質量的前提下，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%。乐发Vll高速高精技術上的突破，使公司成功在3C制造領域占有一席之地。
綜合應用高檔數控技術、工業機器人、工業軟件等智能制造相關技術，華中數控承擔了中國制造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權的國產數控系統配套國產高速鉆攻中心機床裝備，與國產工業機器人配套，同時采用先進的智能化制造執行系統等技術手段，應用于智能手機等3C產品的生產制造，實現“國產裝備裝備中國3C制造業”的格局，為“中國制造2025”戰略在我國3C制造業的推進形成典型示范，具有重大意義。
??視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄二
（△采訪問題：“十二五”期間產業升級、經濟轉型，要求越來越多的設備實現智能互聯，為客戶創造更多的價值，那么華中數控是如何通過高精技術來提升產品的附加值的？）
華中數控作為我國數控系統行業的領軍者以及國家首批“創新型企業”，對于未來的創新之路，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發展的戰略機遇期，按照“一核三體”的發展戰略，實現公司做大做強的發展目標。“一核三體”：以數控系統技術為核心，以機床數控系統和工業機器人、電動汽車為三個業務主體。公司作為我國數控技術和智能制造的“國家隊”，將立足關鍵核心技術突破，在完善“數控一代”的同時，發展“智能一代”，引領中國制造業的轉型升級。
?視頻：華中數控股份有限公司陳吉紅董事長專訪實錄三
（△采訪問題：作為我國數控系統行業的領軍者以及國家首批“創新型企業”，華中數控在未來的創新之路上有怎樣的愿景呢？）
