1、2011年度省科技支撑计划（工业）项目申报简表项目名称 指南编号 2431申报单位 常州数控技术研究所主管部门 常州市科技局 项目负责人项目类别 重点 面上 技术领域 先进制造是否属战略性新兴产业方向（指南代码） 2431授权或申请发明专利等自主知识产权数及证号 申 请实 用新型专利两项，编号分别为：200920288347.5和200920288345.6申报单位上年度销售收入（万元） 357 增长率净利润（万元） 增长率企业RD占销售收入比重 2%是否为高新技术企业（按新标准认定的） 否是否有高层次创新人才领衔（计划类别） 是项目简介（主要包括以下方面，800字）：一、项目目标新一代数控并
2、联加工中心智能化PCNC数控系统以基于“工业PC机+ PMAC(多轴运动控制器)”为核心，构成双CPU的开放式数控系统。以PMAC多轴运动控制器实现皮米级细插补，采用DSP高速数字信号处理器， CNC内部总线实现高速化处理，大幅度提高构成系统的CNC处理器、PMC处理器、数字伺服处理器之间的数据传输速度,采用先进的摩擦前馈和加速度前馈等动态前瞻控制技术、精密伺服驱动系统，采用64位并行处理器、极短的直线电机采样时间,数字驱动系统的爬行控制,从而满足高速虚拟多轴数控加工的需求。系统将实现下述目标：1、皮米级插补、0.1ms采样，3D空间刀具补偿和坐标系变换寻位补偿、丝杠的间隙补偿、螺距补偿等功能
3、；2、高达5000程序段的前瞻控制，满足高速加工的提前预处理功能，保证高精密加工的同时高速度的进行轮廓加工。3、基于 DSP(数字信号处理器)的运动控制，高速数据流超前预处理，减速平滑处理，使高速加工复杂曲面更精确、更平稳；4、实现自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。二、主要研究内容与考核指标研究内容：1、新一代数控并联加工中心智能化PCNC数控系统总体方案设计系统将以基于“工业PC机+ PMAC(多轴运动控制器)”为核心，构成双CPU的开放式数控系统，系统以基于WindowsXP操作系统的工业PC机作为数控系统的上位机，主要负责
4、用户界面，完成系统的协调与管理工作，如文件的管理、通讯控制、代码编译、运动学仿真等。PMAC多轴运动控制器作为数控系统的下位机，主要负责数控运算，完成电机位置和速度的实时控制，完成轨迹插补计算、位置控制和开关量控制(PLC)等实时性强的控制任务，将PMAC的多轴通道与多个交流伺服系统分别相连，可以实现多轴电机转动控制信号的输出， 实现多轴电机联动，从而实现并联机床多轴多自由度联动控制，完成复杂运动的刀具轨迹加工。2、新一代数控并联加工中心智能化PCNC数控系统的软件结构与功能的设计数控系统的软件控制管理技术是整个数控系统的关键技术之一，XR-LT2010高速虚拟轴并联加工中心CNC系统为实现开
5、放性和实时性，将研制一套较为完善的数控机床的控制管理软件，其具有文档管理、数控编程、参数设置、数控加工、加工仿真、故障诊断等功能。3、伺服前馈控制技术应用研究CNC的伺服系统是复杂的控制系统，传统伺服控制系统主要是对伺服位置偏差、速度偏差进行PID调节控制，由于没有利用已知的后继插补输出条件、机床移动部件的惯性、摩擦阻尼滞后等信息，在高速加工中的动态跟随误差会比较大。由于复杂曲面高速加工中各轴的速度都是高速变化的，因此，为了减小复杂曲面机床系统动态过程的误差，本项目将采用有效的摩擦前馈和加速度前馈技术来改善伺服控制系统的动态特性。4、连续轮廓前瞻控制技术应用研究针对多段预测计算复杂的问题，插补
6、和预处理采用二个CPU并列处理，保证了数据连续性、实时性。插补时采用前馈控制技术与前加减速处理技术，减小了加速度、摩擦变化等引起的误差。利用计算机的双精度浮点运算功能，保证运算的可靠性及精确性。取消脉冲当量插补概念，使数控系统的控制精度只与闭环反馈、采样周期的精度相关，插补中加速度信息直接作用于PID推力调节，使动态跟随误差更小，机床响应更迅速。考核指标：1、设备定位精度：3m，重复定位精度：4m；2、主轴最高转速达10000rpm；3、6轴联动、双过程、九轴驱动、三对同步轴驱动；4、皮米插补、0.1ms采样周期（粗插补周期2ms;细插补周期0.1ms;）；5、平均无故障时间MTBF达8000
7、小时，最大过程数5，最大轴数16；6、实现自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术于一体。三、项目前期基础本项目的技术基础为新瑞蓝天XR-LT2009型高档开放式数控系统。该系统有常州数控技术研究所与中国科学院沈阳计算所高档数控国家工程研究中心、江苏新瑞机械有限公司于2009年共同研发完成，该系统采用超大规模FPGA技术和基于DSP并行处理技术，能实现四轴联动、八轴驱动和一对同步轴驱动。已成功配备在江苏新瑞机械有限公司新生产的高速立式(或卧式)加工中心和五轴联动加工中心上。产品的可靠性已全部通过国家EMC电磁兼容检测和欧洲CE产品认证。在前期项目建设中已经申请实用新型专利两项。四、预期成果1、申请3项国内专利，其中1项发明专利，2项实用新型专利。2、软件著作权1项3、发表学术论文2-3篇。4、相关产业化销售收入200-600万元，新增工业产值1000万元，利税400万元。注： 技术领域指电子信息、新能源、新材料、新型环保、先进制造等。
