專(zhuān)利名稱(chēng)：云數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及一種基于“云計(jì)算”模式、分布式網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)并行處理的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，屬于數(shù)控系統(tǒng)、并行信息處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)控加工、協(xié)同制造管理、并行控制、遠(yuǎn)程測(cè)控、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)控制、信號(hào)處理等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
數(shù)控系統(tǒng)從1952年誕生的第一代電子管數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)始，經(jīng)歷了第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)、第三代集成電路數(shù)控系統(tǒng)、第四代小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、第五代微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，目前已經(jīng)進(jìn)入了第六代個(gè)人電腦(PC)數(shù)控系統(tǒng)。PC數(shù)控是自數(shù)控技術(shù)誕生以來(lái)最具深遠(yuǎn)意義的一次飛躍。與第五代數(shù)控系統(tǒng)的最大不同之處在于，PC數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)是完全通用的。雖然第五代數(shù)控系統(tǒng)也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，但這種數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)是專(zhuān)用的，需由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)家自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，即不僅其硬件系統(tǒng)需由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠(chǎng)家在購(gòu)買(mǎi)來(lái)微處理器芯片和其他元器件的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)制造，而且連操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)性軟件系統(tǒng)也需要根據(jù)專(zhuān)用硬件的特點(diǎn)自行開(kāi)發(fā)。由于開(kāi)發(fā)和制造計(jì)算機(jī)并不是數(shù)控生產(chǎn)廠(chǎng)家的強(qiáng)項(xiàng)，因此造成開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、更新?lián)Q代慢、性能難以達(dá)到最佳、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。而第六代以PC為平臺(tái)的通用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)則完全避免了專(zhuān)用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的這些不足，使計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展走上了更加堅(jiān)實(shí)、寬廣、快速的道路。以前的數(shù)控系統(tǒng)主要是以運(yùn)動(dòng)控制為核心目標(biāo)，主要的控制對(duì)象是多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)接受加工編程指令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工工作。近年來(lái)，隨著先進(jìn)制造的需求不斷提高，僅僅以運(yùn)動(dòng)控制為核心目標(biāo)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越復(fù)雜的高速、高精度要求，以及新的生產(chǎn)模式的提升需求，主要有以下幾個(gè)方面的表現(xiàn)a)數(shù)控系統(tǒng)不僅要完成加工設(shè)備的控制與管理，還需要實(shí)時(shí)、在線(xiàn)參與到企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間的管理、協(xié)同工作中，同時(shí)還必須滿(mǎn)足CAD\CAPP\CAM功能的集成需求，這些都要求數(shù)控系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制、分布式測(cè)控、通訊處理、并行處理能力；b)隨著數(shù)控機(jī)床及其它數(shù)控加工設(shè)備的復(fù)雜性越來(lái)越高，僅僅只以運(yùn)動(dòng)控制為目標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更多的功能需求被提出來(lái)，如復(fù)雜加工過(guò)程中的各種高級(jí)組合控制功能(各種不同被加工材料的溫度、振動(dòng)、張力、應(yīng)力、形變等控制和補(bǔ)償功能)，刀具切削過(guò)程中磨損的在線(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能，機(jī)床加工過(guò)程中的在線(xiàn)溫度補(bǔ)償，被加工工件的各種性能參數(shù)在線(xiàn)檢測(cè)功能，復(fù)合加工組合控制功能(車(chē)、銑、鉆、鏜、磨、卷繞、擠壓等加工功能)，復(fù)雜加工在線(xiàn)仿真及驗(yàn)證功能，數(shù)控機(jī)床在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和故障處理功能，數(shù)控系統(tǒng)在線(xiàn)升級(jí)和技術(shù)支持功能等；c)先進(jìn)制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，從企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，到企業(yè)之間的協(xié)同制造系統(tǒng)一敏捷制造系統(tǒng)，再到近兩年剛提出來(lái)的“云制造”模式，都對(duì)數(shù)控系統(tǒng)提出了更高的要求，即對(duì)柔性協(xié)同制造能力的要求。柔性協(xié)同制造能力的要求，不僅是以前提出的工件通過(guò)柔性生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)進(jìn)行分步實(shí)現(xiàn)的要求，更包括了對(duì)于需要進(jìn)行配套裝配的工件之間的匹配加工的更高需求。針對(duì)以上需求，數(shù)控系統(tǒng)不僅要完成單臺(tái)設(shè)備內(nèi)部的各種運(yùn)動(dòng)控制、組合控制、復(fù)合控制需要，還需要具有與CAD\CAPP\CAM的集成能力，并且需要具備與其它設(shè)備之間的協(xié)同控制、匹配控制等功能，才能進(jìn)一步滿(mǎn)足先進(jìn)制造的提升需求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種云數(shù)控系統(tǒng)，用于單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的控制，其特征在于該云數(shù)控系統(tǒng)包括云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中，云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作功能，云控制核心節(jié)點(diǎn)包括第一 PC子系統(tǒng)、第二 PC子系統(tǒng)、第三PC子系統(tǒng)和第四PC子系統(tǒng)，第一至第四PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能；云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)交互式協(xié)作測(cè)控功能； 微調(diào)控制單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作；實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能；在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能。進(jìn)一步地，第一 PC子系統(tǒng)包括人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊，第一 PC子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他PC子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；第二 PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第二 PC子系統(tǒng)服從第一 PC子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理；第三PC子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)功能；第四PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第四PC子系統(tǒng)作為第二 PC子系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)，在第二 PC子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)第一 PC子系統(tǒng)的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。進(jìn)一步地，云控制核心節(jié)點(diǎn)還包括可擴(kuò)展的第五PC子系統(tǒng)，所述第五PC子系統(tǒng)包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。進(jìn)一步地，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)包括核心控制器和具備獨(dú)立測(cè)控功能的多個(gè)I/O模塊，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/o分模塊實(shí)現(xiàn)各需檢測(cè)信號(hào)的采集，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合處理提取補(bǔ)償信號(hào)，接受其它相關(guān)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理結(jié)果通過(guò)實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊反饋到云控制核心節(jié)點(diǎn)，接受云控制核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微調(diào)指令，并進(jìn)一步處理成具體控制指令發(fā)送給所在部件的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元；各個(gè)I/o模塊主要完成動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)采集傳感器信號(hào)，并將信號(hào)傳送給核心控制器，并接受核心控制器的控制命令對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制輸出信號(hào)。云測(cè)控 子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。本發(fā)明還提供另一種云數(shù)控系統(tǒng)，用于多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的協(xié)同配套加工控制，其特征在于該云數(shù)控系統(tǒng)包括協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)、云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中，協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)主要完成不同的設(shè)備之間的交互式協(xié)同加工功能。協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)的功能主要包括獲取被加工工件在上一個(gè)加工步驟中最終的加工誤差信息，提供給云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元，使其根據(jù)實(shí)際加工精度要求進(jìn)行修正控制；在加工過(guò)程中，在線(xiàn)獲取由云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)共同實(shí)時(shí)獲得的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)一步采取數(shù)據(jù)融合分析出工件在線(xiàn)加工中的實(shí)時(shí)加工誤差，并預(yù)測(cè)隨后的在線(xiàn)加工誤差，將這些信息實(shí)時(shí)傳遞給需要配套裝配工件的數(shù)控加工設(shè)備，同時(shí)接受配套裝配工件數(shù)控加工設(shè)備傳遞過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)信息，進(jìn)行分析處理后提供給小云數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行修正控制；并在工件加工完成后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方式將被加工工件的最終誤差傳遞給完成下一個(gè)加工步驟的數(shù)控加工設(shè)備的云數(shù)控系統(tǒng)，以?xún)?yōu)化下一步的加工工作。云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作功能，云控制核心節(jié)點(diǎn)包括第一 PC子系統(tǒng)、第二 PC子系統(tǒng)、第三PC子系統(tǒng)和第四PC子系統(tǒng)，第一至第四PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能；云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)交互式協(xié)作測(cè)控功能；微調(diào)控制單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作；實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能；在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能；
協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)的軟件部分包括遠(yuǎn)程通訊軟件模塊、數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊、串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊。其中遠(yuǎn)程通訊軟件模塊用于與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互；數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊用于根據(jù)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的獲得的各種信息，以及本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)獲得的各種在線(xiàn)加工參數(shù)和狀態(tài)信息，進(jìn)行加工軌跡的分析和修正處理；串行處理軟件模塊和并行處理軟件 模塊用于將數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊的處理結(jié)果分別進(jìn)行獨(dú)立處理，獲得串行加工和并行配套裝配加工所需的數(shù)據(jù)格式，首先傳送給本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)的主控子系統(tǒng)中的協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)一步執(zhí)行后續(xù)工作，同時(shí)返回給數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊，再通過(guò)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊傳送給與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。進(jìn)一步地，第一 PC子系統(tǒng)包括人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊，第一 PC子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他PC子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；第二 PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第二 PC子系統(tǒng)服從第一 PC子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理；第三PC子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)功能；第四PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第四PC子系統(tǒng)作為第二 PC子系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)，在第二 PC子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)第一 PC子系統(tǒng)的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。進(jìn)一步地，云控制核心節(jié)點(diǎn)還包括可擴(kuò)展的第五PC子系統(tǒng)，所述第五PC子系統(tǒng)包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。進(jìn)一步地，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)包括核心控制器和具備獨(dú)立測(cè)控功能的多個(gè)I/O模塊，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模塊實(shí)現(xiàn)各需檢測(cè)信號(hào)的采集，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合處理提取補(bǔ)償信號(hào)，接受其它相關(guān)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理結(jié)果通過(guò)實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊反饋到云控制核心節(jié)點(diǎn)，接受云控制核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微調(diào)指令，并進(jìn)一步處理成具體控制指令發(fā)送給所在部件的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元；各個(gè)I/o模塊主要完成動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)采集傳感器信號(hào)，并將信號(hào)傳送給核心控制器，并接受核心控制器的控制命令對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制輸出信號(hào)。云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié) 點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)信息同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。


圖I為云數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為云數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖；圖3為大云數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流圖。其中101主控功能子系統(tǒng)102實(shí)時(shí)控制功能子系統(tǒng)103遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)104冗余控制功能子系統(tǒng)105CAD\CAPP\CAM集成功能擴(kuò)展子系統(tǒng)106協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)107，108，109云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)110，111，112微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元113實(shí)時(shí)通訊數(shù)據(jù)鏈路114遠(yuǎn)程通訊數(shù)據(jù)鏈路115，116，117傳感器組118，119，120直接驅(qū)動(dòng)單元121，122，123實(shí)時(shí)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元124遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心125遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心126遠(yuǎn)程技術(shù)支持服務(wù)中心127遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心201小云數(shù)控核心節(jié)點(diǎn)主控功能子系統(tǒng)202小云數(shù)控核心節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)控制功能子系統(tǒng)203小云數(shù)控核心節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)204小云數(shù)控核心節(jié)點(diǎn)冗余控制功能子系統(tǒng)205小云數(shù)控核心節(jié)點(diǎn)CAD\CAPP\CAM集成功能擴(kuò)展子系統(tǒng)206協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)207，208，209云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)210，211，212微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元213，214，215傳感器組216，217，218實(shí)時(shí)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元219，220，221直接驅(qū)動(dòng)單元222遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心223遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心224遠(yuǎn)程技術(shù)支持服務(wù)中心225遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心301，302，303執(zhí)行一個(gè)工件的順序加工流程的數(shù)控加工設(shè)備所配云數(shù)控系統(tǒng)304，305，306另一個(gè)工件的順序加工流程的數(shù)控加工設(shè)備所配云數(shù)控系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種“云數(shù)控系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)方法。云數(shù)控體系分兩個(gè)層面，一是單臺(tái)設(shè)備內(nèi)部，二是配套加工設(shè)備之間。首先將單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備作為子單元，對(duì)于子單元加工設(shè)備中除數(shù)控系統(tǒng)外的各主要部件,如數(shù)控機(jī)床內(nèi)的電機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件、底座、工作臺(tái)等全部加裝各類(lèi)基于嵌入式系統(tǒng)的測(cè)控單元和微調(diào)單元，實(shí)現(xiàn)“小云節(jié)點(diǎn)”，獲得各獨(dú)立部件的在線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)，并進(jìn)一步在線(xiàn)調(diào)整各部件的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將各部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)反饋回基于PC架構(gòu)且具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行狀態(tài)分析和動(dòng)態(tài)反饋微調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備內(nèi)部的“小云數(shù)控”，單臺(tái)設(shè)備內(nèi)部的“小云數(shù)控”系統(tǒng)同時(shí)具備CAD\CAPP\CAM集成功能、遠(yuǎn)程通訊功能、生產(chǎn)管理協(xié)調(diào)功能等，以充分提高單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的加工性能；其次，在加工過(guò)程中，在線(xiàn)獲取單臺(tái)設(shè)備“小云數(shù)控”的各種狀態(tài)參數(shù)和加工工件的最終尺寸及誤差，首先通過(guò)協(xié)同通訊網(wǎng)絡(luò)將這些參數(shù)發(fā)送給該工件的下一個(gè)采用“小云數(shù)控”的加工設(shè)備以?xún)?yōu)化進(jìn)一步的后續(xù)加工工作，同時(shí)通過(guò)協(xié)同通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給與該工件將進(jìn)行配套裝配的其它工件的加工設(shè)備獨(dú)立“小云數(shù)控”系統(tǒng)，進(jìn)一步在線(xiàn)調(diào)整配套工件加工的加工誤差，從而實(shí)現(xiàn)新的“大云數(shù)控”。I)小云數(shù)控系統(tǒng)小云數(shù)控系統(tǒng)主要由云控制核心 節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)和微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元組成，通過(guò)實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形成小云數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成與外部相關(guān)組件的通訊工作。其中，云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作，CAD\CAPP\CAM集成操作等功能的實(shí)現(xiàn)；云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)“交互式協(xié)作測(cè)控”功能；微調(diào)控制單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作；實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能；在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能。a)云控制核心節(jié)點(diǎn)云控制核心節(jié)點(diǎn)采用開(kāi)放式、軟件化PC+I/0結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮開(kāi)放式、軟件化PC數(shù)控系統(tǒng)所具備的超強(qiáng)計(jì)算能力、通訊能力、擴(kuò)展能力。云控制核心節(jié)點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)包括四套獨(dú)立工業(yè)PC子系統(tǒng)，同時(shí)具備根據(jù)需求擴(kuò)展更多獨(dú)立PC系統(tǒng)的能力，這四套獨(dú)立工業(yè)PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能，彼此之間采用實(shí)時(shí)通訊總線(xiàn)互聯(lián)，形成并行處理模式，完成核心的加工程序編譯、多軸運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)、加減速控制、刀具補(bǔ)償控制、機(jī)床誤差綜合補(bǔ)償控制、復(fù)合控制、遠(yuǎn)程加工調(diào)度管理等功能，并通過(guò)擴(kuò)展第五套工業(yè)PC子系統(tǒng)完成CAD\CAPP\CAM的集成功能，且可根據(jù)深入的需求進(jìn)一步擴(kuò)展多套工業(yè)PC子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其它相關(guān)功能，如在線(xiàn)尺寸和精度檢測(cè)、三維逆向功能等。其中，第一套完成主控功能的工業(yè)PC子系統(tǒng)(子系統(tǒng)I)主要完成的功能包括人機(jī)交互、數(shù)控加工程序編譯、數(shù)控加工代碼檢查和仿真驗(yàn)證、系統(tǒng)軟/硬件自定義配置和外接擴(kuò)展接口、實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊(與云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它子系統(tǒng)，且與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn))、復(fù)雜信號(hào)處理\組合控制\復(fù)合控制算法運(yùn)算、遠(yuǎn)程管理\調(diào)度\協(xié)調(diào)等相關(guān)功能，可以選擇采用PCI、PCIE、ISA, Compact-PCI, PXI, VXI等多種計(jì)算機(jī)通用總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)，配以各種總線(xiàn)通訊功能板卡和多功能I/O板卡用于功能實(shí)現(xiàn)；該子系統(tǒng)軟件部分主要包括人機(jī)接口\主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊等；該子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
其中，第二套完成實(shí)時(shí)控制功能的工業(yè)PC子系統(tǒng)(子系統(tǒng)2)主要完成的功能包括多軸運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)、加減速控制、刀具補(bǔ)償控制、機(jī)床誤差綜合補(bǔ)償控制(與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配合實(shí)現(xiàn))、復(fù)合控制(與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配合實(shí)現(xiàn))、實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊(與云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它子系統(tǒng)，且與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn))等功能，采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多種計(jì)算機(jī)通用總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)，配以各種總線(xiàn)通訊功能板卡和多功能I/O板卡用于功能實(shí)現(xiàn)對(duì)直接驅(qū)動(dòng)單元和實(shí)時(shí)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元的控制；該子系統(tǒng)軟件部分主要包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊；該子系統(tǒng)服從子系統(tǒng)I的監(jiān)控與管理，與子系統(tǒng)I實(shí)時(shí)并行工作。其中，第三套完成遠(yuǎn)程管理功能的工 業(yè)PC子系統(tǒng)(子系統(tǒng)3)主要完成的功能包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)等功能，從而實(shí)現(xiàn)異地、遠(yuǎn)距離的各種服務(wù)中心提供的各種服務(wù)功能；該子系統(tǒng)軟件部分包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊；該子系統(tǒng)可以跟子系統(tǒng)1、2、4和擴(kuò)展子系統(tǒng)5進(jìn)行并行處理，將遠(yuǎn)程服務(wù)功能在其它子系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)。其中，第四套完成冗余控制功能的工業(yè)PC子系統(tǒng)(子系統(tǒng)4)主要作為子系統(tǒng)2的冗余系統(tǒng)，在子系統(tǒng)2出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，通過(guò)子系統(tǒng)I的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。該子系統(tǒng)的具體硬件配置同子系統(tǒng)2。其中，第五套完成CAD\CAPP\CAM集成功能的工業(yè)PC子系統(tǒng)(擴(kuò)展子系統(tǒng)5)主要運(yùn)行CAD\CAPP\CAM軟件，包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。b)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)安裝在數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工設(shè)備各組成部件內(nèi)部，進(jìn)行動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)檢測(cè)的信號(hào)包括速度、位移、加速度、振動(dòng)、沖擊、溫度、電壓、電流、力矩、變形、應(yīng)力等，采用的傳感器主要由電、磁、光學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變、流量、壓力等組成，將補(bǔ)償信號(hào)反饋到“云控制核心節(jié)點(diǎn)”形成大閉環(huán)補(bǔ)償控制，也可以經(jīng)過(guò)交叉耦合控制方式實(shí)現(xiàn)各子節(jié)點(diǎn)之間的微調(diào)驅(qū)動(dòng)控制。一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，如對(duì)于幾個(gè)主運(yùn)動(dòng)軸的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)，可以采取接收云控制核心節(jié)點(diǎn)的指令，直接進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出，并優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)電氣參數(shù)的方式。云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)由于需要安裝在數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工設(shè)備各組成部件內(nèi)部，必須保證具有體積小、安裝方便、可靠性高、實(shí)時(shí)通訊靈活等特點(diǎn)，因此主要采用嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即由核心控制器加各完成獨(dú)立測(cè)控功能的I/O模塊來(lái)組成，根據(jù)不同的需求調(diào)整I/o模塊的類(lèi)型和數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的核心控制器需要完成的功能包括控制各I/O分模塊實(shí)現(xiàn)各需檢測(cè)信號(hào)的采集，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合處理提取補(bǔ)償信號(hào)，接受其它相關(guān)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理結(jié)果通過(guò)實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊反饋到云控制核心節(jié)點(diǎn)，接受云控制核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微調(diào)指令，并進(jìn)一步處理成具體控制指令發(fā)送給所在部件的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元等。云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)信息同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。其中，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的各獨(dú)立I/O模塊主要完成動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)采集由電、磁、光學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變、流量、壓力等傳感器檢測(cè)的速度、位移、加速度、振動(dòng)、沖擊、溫度、電壓、電流、力矩、變形、應(yīng)力等信號(hào)，傳送給云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)核心控制器，并接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)核心控制器的控制命令對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制輸出信號(hào)等。
其中，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的軟件部分主要包括狀態(tài)測(cè)試軟件模塊、微調(diào)控制軟件模塊和交叉耦合控制軟件模塊。c)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元主要完成的功能包括接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的控制輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各機(jī)械部分的微調(diào)驅(qū)動(dòng)(如自動(dòng)間隙補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)配重調(diào)整、溫度調(diào)整驅(qū)動(dòng)等)、電氣元件的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)軌跡微調(diào)優(yōu)化等功能。微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元主要采取的方式有運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式、溫度調(diào)整方式、電氣參數(shù)優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)軌跡微動(dòng)驅(qū)動(dòng)等，涉及的結(jié)構(gòu)種類(lèi)很多，包含電氣部件、機(jī)械部件、冷卻\升溫部件、微動(dòng)部件等。小云數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，也需要有數(shù)控加工設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造基礎(chǔ)，因?yàn)樵茰y(cè)控子節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)數(shù)控加工設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，變整體式為模塊式，將傳統(tǒng)的機(jī)械部件植入了具有電子調(diào)節(jié)和反饋控制的測(cè)控單元，為數(shù)控加工設(shè)備增加了更多的“活力”，也就會(huì)進(jìn)一步提升數(shù)控加工設(shè)備的靈活性與加工性能。小云數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵是以開(kāi)放式、軟件化結(jié)構(gòu)多通用工業(yè)PC并行處理的PC數(shù)控系統(tǒng)為核心節(jié)點(diǎn)，配合更多嵌入式系統(tǒng)子節(jié)點(diǎn)，形成新型的“云計(jì)算”和“云控制”結(jié)構(gòu)，力口上變被動(dòng)為主動(dòng)的將加工設(shè)備內(nèi)部各組成部件配套動(dòng)態(tài)檢測(cè)和微調(diào)單元，徹底改變了傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。2)大云數(shù)控系統(tǒng)相對(duì)于“小云數(shù)控系統(tǒng)”直接針對(duì)單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的整體控制，“大云數(shù)控系統(tǒng)”則將注意力放到了“云制造”模式中虛擬動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)內(nèi)部各獨(dú)立數(shù)控加工設(shè)備之間的協(xié)同配套加工控制上。傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程中，一個(gè)完整的部件需要很多零件單獨(dú)加工，然后最終組裝到一起，每個(gè)零件都按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的尺寸及公差來(lái)進(jìn)行加工，零件通過(guò)檢驗(yàn)符合尺寸和公差要求，就成為合格品，可以與其它零件進(jìn)行組裝。但公差本身就是一個(gè)范圍，因此就具有一定的不確定性，以最簡(jiǎn)單的孔與軸的配合為例，假設(shè)軸的尺寸公差為000。+°°2，孔的尺寸公差為公I(xiàn)OOfw，而一根加工好的軸尺寸為Cj5100，與之配套的孔的尺寸為Cj5100. 01，這樣的組裝成為了間隙配合；而另一根加工好的軸尺寸為￠100. 01，而與之配套的孔的尺寸為￠100,這樣的組裝則成為了過(guò)盈配合。這樣的兩套軸與孔在實(shí)際應(yīng)用中的效果差別還是比較大的。實(shí)際加工生產(chǎn)中，越是復(fù)雜的零件組裝，越會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，因此經(jīng)常會(huì)有一個(gè)零件不行，換另一個(gè)上就可以，但這次組裝效果不好的零件與其它配套反而又好用了的現(xiàn)象，這種不確定性實(shí)際上對(duì)裝配的質(zhì)量和效率是有一定不利影響的。因此近年來(lái)對(duì)于高精度加工的需求越來(lái)越猛烈，但高精度加工需要的成本很高，如何既滿(mǎn)足裝配要求，又不需要太高成本，這就成為了不好解決的問(wèn)題。這一切都跟實(shí)際加工中的許多因素有關(guān)，但關(guān)鍵問(wèn)題在于組裝在一起的不同零件實(shí)際上是“背對(duì)背”獨(dú)立加工的，因此造成了這種不確定性的存在。針對(duì)這樣的問(wèn)題，本發(fā)明提出了“大云數(shù)控系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)方法，即利用“小云數(shù)控系統(tǒng)”具備的在零件加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的功能，將零件的動(dòng)態(tài)加工參數(shù)及誤差在線(xiàn)、實(shí)時(shí)傳遞給加工與之配套零件的數(shù)控加工設(shè)備或?qū)υ摴ぜM(jìn)行下一個(gè)加工步驟的數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“交互式協(xié)同加工”的新型生產(chǎn)模式，也可以將這種加工模式簡(jiǎn)單稱(chēng)為“虛擬裝配在線(xiàn)加工模式”?！按笤茢?shù)控系統(tǒng)”必須以“小云數(shù)控系統(tǒng)”為基礎(chǔ)，由于“小云數(shù)控系統(tǒng)”是采用開(kāi)放式、軟件化結(jié)構(gòu)多通用工業(yè)PC并行處理的PC數(shù)控系統(tǒng)為核心節(jié)點(diǎn)，因此很容易擴(kuò)展一套獨(dú)立的工業(yè)PC用作遠(yuǎn)程交互協(xié)作加工，實(shí)現(xiàn)協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)，這套協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)也與“小云數(shù)控系統(tǒng)”內(nèi)部的其它工業(yè) PC并行工作且數(shù)據(jù)共享，進(jìn)一步保證了“交互式協(xié)同加工”實(shí)現(xiàn)的可行性。大云數(shù)控系統(tǒng)的功能主要包括獲取被加工工件在上一個(gè)加工步驟中最終的加工誤差信息，提供給小云數(shù)控系統(tǒng)，使其根據(jù)實(shí)際加工精度要求進(jìn)行修正控制；在加工過(guò)程中，在線(xiàn)獲取小云數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)一步采取數(shù)據(jù)融合分析出工件在線(xiàn)加工中的實(shí)時(shí)加工誤差，并預(yù)測(cè)隨后的在線(xiàn)加工誤差，將這些信息實(shí)時(shí)傳遞給需要配套裝配工件的數(shù)控加工設(shè)備，同時(shí)接受配套裝配工件數(shù)控加工設(shè)備傳遞過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)信息，進(jìn)行分析處理后提供給小云數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行修正控制；并在工件加工完成后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方式將被加工工件的最終誤差傳遞給完成下一個(gè)加工步驟的數(shù)控加工設(shè)備的云數(shù)控系統(tǒng)，以?xún)?yōu)化下一步的加工工作。大云數(shù)控系統(tǒng)是在小云數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再配加一臺(tái)獨(dú)立的工業(yè)PC系統(tǒng)(協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)6)，以小云數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為通訊基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)以上功能。協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)的軟件部分主要包括遠(yuǎn)程通訊軟件模塊、數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊、串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊。其中遠(yuǎn)程通訊軟件模塊用于與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互；數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊用于根據(jù)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的獲得的各種信息，以及本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)獲得的各種在線(xiàn)加工參數(shù)和狀態(tài)信息，進(jìn)行加工軌跡的分析和修正處理；串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊用于將數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊的處理結(jié)果分別進(jìn)行獨(dú)立處理，獲得串行加工和并行配套裝配加工所需的數(shù)據(jù)格式，首先傳送給本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)的主控子系統(tǒng)中的協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)一步執(zhí)行后續(xù)工作，同時(shí)返回給數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊，再通過(guò)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊傳送給與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。“大云數(shù)控”的關(guān)鍵技術(shù)之一實(shí)際上是如何充分利用“小云數(shù)控系統(tǒng)”獲得的對(duì)方設(shè)備動(dòng)態(tài)加工信息通過(guò)數(shù)據(jù)融合方式獲得真實(shí)零件的加工誤差，并預(yù)測(cè)對(duì)方零件加工的下一步可能誤差，從而及時(shí)調(diào)整自身的“小云數(shù)控系統(tǒng)”，并反饋給對(duì)方信息，驅(qū)使對(duì)方也進(jìn)一步調(diào)整加工過(guò)程。
“大云數(shù)控”同時(shí)需要采用交叉耦合、自學(xué)習(xí)和同步控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)“交互式”控制功能，以保證多方動(dòng)態(tài)優(yōu)化和完善加工過(guò)程，最終達(dá)到“全局最優(yōu)”的結(jié)果?！按笤茢?shù)控”模式，可以有效提高不同數(shù)控加工設(shè)備由于各種因素造成的零件匹配誤差問(wèn)題，避免“背對(duì)背加工”最終造成的組裝和裝配精度差、修配周期長(zhǎng)、返修或二次加工等問(wèn)題?！按笤茢?shù)控”的提出，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)意義上的數(shù)控系統(tǒng)定義，進(jìn)入了 “云制造”模式中質(zhì)量保證體系的范疇，它的實(shí)現(xiàn)，將為“云制造”模式的真正有效使用提供一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備層面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種新的“云數(shù)控體系”實(shí)現(xiàn)技術(shù)，不僅對(duì)某一企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)備之間質(zhì)量管理，而且對(duì)敏捷制造和“云制造”中各虛擬動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)設(shè)備層質(zhì)量管理有機(jī)整合在一起，通過(guò)和分布式“云計(jì)算”控制和在線(xiàn)誤差傳遞方式，有效提高各被加工部件的加工精度和與其它工件的整體裝配精度，對(duì)于環(huán)境因素、加工工藝、單臺(tái)設(shè)備精度、安裝精度、刀具精度等各方面產(chǎn)生的綜合誤差影響提供了一個(gè)嶄新的有效控制手段，避免了“背對(duì)背加工”造成的組裝和裝配精度差、修配周期長(zhǎng)、返修或二次加工等問(wèn)題的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了眾多配套的獨(dú)立加工設(shè)備之間的交互式協(xié)同加工的模式，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)管理層進(jìn)行調(diào)整和完善配套加工的質(zhì)量提供了良好的反饋手段。云數(shù)控系統(tǒng)分為小云數(shù)控系統(tǒng)和大云數(shù)控系統(tǒng)兩部分，下面分別進(jìn)行介紹。I、小云數(shù)控系統(tǒng)小云數(shù)控系統(tǒng)由云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)和微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元組成，主要完成單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的控制功能。云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作，CAD\CAPP\CAM集成操作等功能的實(shí)現(xiàn)；云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)“交互式協(xié)作測(cè)控”功能；微調(diào)控制單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作；實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能；在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能。I)云控制核心節(jié)點(diǎn)云控制核心節(jié)點(diǎn)采用開(kāi)放式、軟件化PC+I/0結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮開(kāi)放式、軟件化PC數(shù)控系統(tǒng)所具備的超強(qiáng)計(jì)算能力、通訊能力、擴(kuò)展能力。云控制核心節(jié)點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)包括四套獨(dú)立工業(yè)PC子系統(tǒng)，同時(shí)具備根據(jù)需求擴(kuò)展更多獨(dú)立PC系統(tǒng)的能力，這四套獨(dú)立工業(yè)PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能，彼此之間采用實(shí)時(shí)通訊總線(xiàn)互聯(lián)，形成并行處理模式，完成核心的加工程序編譯、多軸運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)、加減速控制、刀具補(bǔ)償控制、機(jī)床誤差綜合補(bǔ)償控制、復(fù)合控制、遠(yuǎn)程加工調(diào)度管理等功能，并通過(guò)擴(kuò)展第五套工業(yè)PC子系統(tǒng)完成CAD\CAPP\CAM的集成功能，且可根據(jù)深入的需求進(jìn)一步擴(kuò)展多套工業(yè)PC子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其它相關(guān)功能，如在線(xiàn)尺寸和精度檢測(cè)、三維逆向功能等。
在圖I中，小云數(shù)控系統(tǒng)的云控制核心節(jié)點(diǎn)主要包括101、102、103、104、105、113、114幾個(gè)部分，其中101為主控功能子系統(tǒng)，主要完成的功能包括人機(jī)交互、數(shù)控加工程序編譯、數(shù)控加工代碼檢查和仿真驗(yàn)證、系統(tǒng)軟/硬件自定義配置和外接擴(kuò)展接口、實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊(與云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它子系統(tǒng)，且與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn))、復(fù)雜信號(hào)處理\組合控制\復(fù)合控制算法運(yùn)算、遠(yuǎn)程管理\調(diào)度\協(xié)調(diào)等相關(guān)功能，可以選擇采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI> PXI> VXI等多種計(jì)算機(jī)通用總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu),配以各種總線(xiàn)通訊功能板卡和多功能I/O板卡用于功能實(shí)現(xiàn)；該子系統(tǒng)軟件部分主要包括人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟 件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊等；該子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。102為實(shí)時(shí)控制功能子系統(tǒng)，主要完成的功能包括多軸運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)、加減速控制、刀具補(bǔ)償控制、機(jī)床誤差綜合補(bǔ)償控制(與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配合實(shí)現(xiàn))、復(fù)合控制(與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配合實(shí)現(xiàn))、實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊(與云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它子系統(tǒng)，且與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn))等功能，采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多種計(jì)算機(jī)通用總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)，配以各種總線(xiàn)通訊功能板卡和多功能I/O板卡用于功能實(shí)現(xiàn)對(duì)直接驅(qū)動(dòng)單元(118、119、120)和實(shí)時(shí)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元(121、122、123)的控制；該子系統(tǒng)軟件部分主要包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊；該子系統(tǒng)服從子系統(tǒng)I的監(jiān)控與管理，與子系統(tǒng)101實(shí)時(shí)并行工作。103為遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)，主要完成的功能包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)等功能，從而實(shí)現(xiàn)異地、遠(yuǎn)距離的各種服務(wù)中心提供的各種服務(wù)功能；該子系統(tǒng)軟件部分包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊；該子系統(tǒng)可以跟子系統(tǒng)101、102、104和擴(kuò)展子系統(tǒng)105進(jìn)行并行處理，將遠(yuǎn)程服務(wù)功能在其它子系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)。104為冗余控制功能子系統(tǒng)，主要作為子系統(tǒng)102的冗余系統(tǒng)，在子系統(tǒng)102出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，通過(guò)子系統(tǒng)101的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。該子系統(tǒng)的具體硬件配置同子系統(tǒng)102。105為CAD\CAPP\CAM集成功能的工業(yè)PC子系統(tǒng)，主要運(yùn)行CAD\CAPP\CAM軟件，包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。113為實(shí)時(shí)通訊數(shù)據(jù)鏈路，采用實(shí)時(shí)通訊總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部101、102、103、104、105之間，及與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)和協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通訊功能。114為遠(yuǎn)程通訊數(shù)據(jù)鏈路，采用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)云控制核心節(jié)點(diǎn)中103與各遠(yuǎn)程服務(wù)中心124 (遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心)、125 (遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心)、126 (遠(yuǎn)程技術(shù)支持服務(wù)中心)、127 (遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心)之間的遠(yuǎn)程通訊功能，以及協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)106和與之配套加工的其它云數(shù)控系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程通訊功能。124為遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心，它根據(jù)調(diào)度管理中心具體需求提供調(diào)度指令，發(fā)給子系統(tǒng)103實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程加工調(diào)度管理。125為遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心，它可以根據(jù)用戶(hù)具體需求，將定制的加工程序發(fā)送到子系統(tǒng)103，由子系統(tǒng)103轉(zhuǎn)發(fā)給子系統(tǒng)101，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)特定工件的加工編程服務(wù)。126為遠(yuǎn)程技術(shù)支持服務(wù)中心，它可以根據(jù)用戶(hù)具體需求，進(jìn)行各種技術(shù)支持服務(wù)，并可以提供技術(shù)升級(jí)服務(wù)。127為遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心，它根據(jù)子系統(tǒng)101和102結(jié)合云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)對(duì)加工設(shè)備整體進(jìn)行的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、分析、處理的功能。
2)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)安裝在數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工設(shè)備各組成部件內(nèi)部，進(jìn)行動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)檢測(cè)的信號(hào)包括速度、位移、加速度、振動(dòng)、沖擊、溫度、電壓、電流、力矩、變形、應(yīng)力等，采用的傳感器主要由電、磁、光學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變、流量、壓力等組成，將補(bǔ)償信號(hào)反饋到“云控制核心節(jié)點(diǎn)”形成大閉環(huán)補(bǔ)償控制，也可以經(jīng)過(guò)交叉耦合控制方式實(shí)現(xiàn)各子節(jié)點(diǎn)之間的微調(diào)驅(qū)動(dòng)控制。一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，如對(duì)于幾個(gè)主運(yùn)動(dòng)軸的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)，可以采取接收云控制核心節(jié)點(diǎn)的指令，直接進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出，并優(yōu)化電機(jī)驅(qū)動(dòng)電氣參數(shù)的方式。在圖I中，107、108、109分別代表安裝在不同數(shù)控加工設(shè)備各部件上的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)，115、116、117為與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配套的傳感器組。云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)由核心控制器加各完成獨(dú)立測(cè)控功能的I/O模塊來(lái)組成，根據(jù)不同的需求調(diào)整I/O模塊的類(lèi)型和數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)功能和對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元的控制功能。各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)交互式協(xié)作測(cè)控功能，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)信息同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。3)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元主要完成的功能包括接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的控制輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各機(jī)械部分的微調(diào)驅(qū)動(dòng)(如自動(dòng)間隙補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)配重調(diào)整、溫度調(diào)整驅(qū)動(dòng)等)、電氣元件的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)軌跡微調(diào)優(yōu)化等功能。在圖I中110、111、112分別代表安裝在不同數(shù)控加工設(shè)備各部件上與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)配套的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元。2、大云數(shù)控系統(tǒng)大云數(shù)控系統(tǒng)主要完成不同的設(shè)備之間的“交互式協(xié)同加工”功能。大云數(shù)控系統(tǒng)的功能主要包括獲取被加工工件在上一個(gè)加工步驟中最終的加工誤差信息，提供給小云數(shù)控系統(tǒng)，使其根據(jù)實(shí)際加工精度要求進(jìn)行修正控制；在加工過(guò)程中，在線(xiàn)獲取小云數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)一步采取數(shù)據(jù)融合分析出工件在線(xiàn)加工中的實(shí)時(shí)加工誤差，并預(yù)測(cè)隨后的在線(xiàn)加工誤差，將這些信息實(shí)時(shí)傳遞給需要配套裝配工件的數(shù)控加工設(shè)備，同時(shí)接受配套裝配工件數(shù)控加工設(shè)備傳遞過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)信息，進(jìn)行分析處理后提供給小云數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行修正控制；并在工件加工完成后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方式將被加工工件的最終誤差傳遞給完成下一個(gè)加工步驟的數(shù)控加工設(shè)備的云數(shù)控系統(tǒng)，以?xún)?yōu)化下一步的加工工作。
大云數(shù)控系統(tǒng)是在小云數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再配加一臺(tái)獨(dú)立的工業(yè)PC系統(tǒng)(協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng))，以小云數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為通訊基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)以上功能。在圖I中106表示大云數(shù)控系統(tǒng)。協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)的軟件部分主要包括遠(yuǎn)程通訊軟件模塊、數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊、串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊。其中遠(yuǎn)程通訊軟件模塊用于與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互；數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊 用于根據(jù)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的獲得的各種信息，以及本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)獲得的各種在線(xiàn)加工參數(shù)和狀態(tài)信息，進(jìn)行加工軌跡的分析和修正處理；串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊用于將數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊的處理結(jié)果分別進(jìn)行獨(dú)立處理，獲得串行加工和并行配套裝配加工所需的數(shù)據(jù)格式，首先傳送給本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中小云數(shù)控系統(tǒng)的主控子系統(tǒng)(101)中的協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)一步執(zhí)行后續(xù)工作，同時(shí)返回給數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊，再通過(guò)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊傳送給與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。圖2為云數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖，主要運(yùn)行流程如下所述I)系統(tǒng)啟動(dòng)后，各子系統(tǒng)分別進(jìn)行自檢，出問(wèn)題則進(jìn)行故障處理；2)遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)203分別運(yùn)行遠(yuǎn)程加工調(diào)度服務(wù)處理、遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級(jí)服務(wù)處理、遠(yuǎn)程數(shù)控編程服務(wù)處理，如果這三個(gè)處理步驟有來(lái)自各遠(yuǎn)程中心(遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心222、遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心223和遠(yuǎn)程技術(shù)支持服務(wù)中心224)的指令和處理要求，分別進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，之后運(yùn)行遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理服務(wù)，并與遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷服務(wù)中心建立通訊；3)遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)203中的遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊根據(jù)遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理中心222的指令進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果傳送到主控子系統(tǒng)201中進(jìn)行具體操作；4)遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)203中的遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊根據(jù)遠(yuǎn)程加工編程服務(wù)中心223的指令進(jìn)行處理，并將加工程序傳送到CAD\CAPP\CAM集成功能擴(kuò)展子系統(tǒng)205中，順序通過(guò)205的CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊的處理，將最初處理結(jié)果發(fā)送到主控子系統(tǒng)201中的加工軌跡修正控制軟件模塊；5)協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)206通過(guò)其內(nèi)部的遠(yuǎn)程通訊軟件模塊接受外來(lái)配套加工信息，經(jīng)過(guò)206的數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊將信息分解為串行加工信息和并行配套加工信息，分別發(fā)送給206的串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給主控子系統(tǒng)201中的協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)行處理；6)主控子系統(tǒng)201中的人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊啟動(dòng)管理，結(jié)合協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊共同將各種指令信息發(fā)送到加工軌跡修正控制軟件模塊，加工軌跡修正控制軟件模塊根據(jù)CAD\CAPP\CAM集成功能擴(kuò)展子系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的加工程序和接受到的其它信息進(jìn)行綜合計(jì)算，計(jì)算出的加工軌跡信息發(fā)送給插補(bǔ)控制軟件模塊，啟動(dòng)實(shí)時(shí)加工控制；
7)主控子系統(tǒng)201中的插補(bǔ)控制軟件模塊將加工軌跡信息發(fā)送給實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202中的實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊將控制信息分為兩路，一路是運(yùn)動(dòng)控制信息，順序發(fā)送給實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理和控制輸出部分，直接驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元216、217、218和直接驅(qū)動(dòng)單元219、220、221進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡和輔助功能控制；另一路是補(bǔ)償控制信息，發(fā)送給微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊，并進(jìn)一步發(fā)送給云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209 ；8)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209啟動(dòng)運(yùn)行，首先通過(guò)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209內(nèi)部的狀態(tài)測(cè)試軟件模塊接收傳感器組213、214、215反饋的狀態(tài)信息，并分別反饋給主控子系統(tǒng)201中的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理 軟件模塊、實(shí)時(shí)控制控制子系統(tǒng)202中的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊和冗余控制子系統(tǒng)204中的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊；同時(shí)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209內(nèi)部的微調(diào)控制軟件模塊既接受狀態(tài)測(cè)試軟件模塊的反饋信息，又接收實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202或冗余控制子系統(tǒng)204中微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊發(fā)出的微調(diào)控制信號(hào)，還接受交叉耦合控制軟件模塊處理發(fā)出的交叉耦合微調(diào)信息，綜合形成對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元210、211、212的微調(diào)控制；9)主控子系統(tǒng)201根據(jù)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209反饋的狀態(tài)信息，首先通過(guò)加工軌跡修正控制軟件模塊進(jìn)行加工軌跡修正處理，并進(jìn)一步發(fā)送給插補(bǔ)控制軟件模塊發(fā)送給實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202和冗余控制子系統(tǒng)204進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；其次將反饋信息發(fā)送給協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)行處理，并發(fā)送給協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)206中的串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊進(jìn)行處理，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊將處理結(jié)果通過(guò)遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給配套加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“交互式協(xié)同加工”；同時(shí)根據(jù)反饋信息由人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊進(jìn)行狀態(tài)判斷，確認(rèn)繼續(xù)采用實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，還是采用冗余控制子系統(tǒng)204進(jìn)行切換完成實(shí)時(shí)控制，通過(guò)發(fā)送信號(hào)給實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202和冗余控制子系統(tǒng)中的冗余處理軟件模塊進(jìn)行切換處理；10)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207、208、209同時(shí)將通過(guò)狀態(tài)測(cè)試軟件模塊采集的傳感器組213、214、215反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)微調(diào)控制軟件模塊處理后，再通過(guò)交叉耦合控制軟件模塊發(fā)送到其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的交叉耦合控制軟件模塊，完成交叉耦合補(bǔ)償控制處理；11)遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)203中的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理模塊接收主控子系統(tǒng)201綜合處理后的狀態(tài)信息進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)處理，并發(fā)送給遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心進(jìn)行相應(yīng)處理；12)主控子系統(tǒng)201、實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)202、冗余控制子系統(tǒng)204、遠(yuǎn)程管理功能子系統(tǒng)203、協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)206、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)207\208\209和微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元210\211\212—直并行運(yùn)行，完成整個(gè)云數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)，直至加工結(jié)束。圖3為大云數(shù)控實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流示意圖，其中301，302，303為執(zhí)行一個(gè)工件的順序加工流程的數(shù)控加工設(shè)備所配云數(shù)控系統(tǒng)；304，305，306為另一個(gè)工件的順序加工流程的數(shù)控加工設(shè)備所配云數(shù)控系統(tǒng)；302和305所控制的數(shù)控加工設(shè)備完成的工件被加工部分需要進(jìn)行裝配。具體流程如下所述I)云數(shù)控系統(tǒng)301和304分別通過(guò)數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊處理出來(lái)的其對(duì)于工件的加工過(guò)程狀態(tài)參數(shù)和綜合加工誤差通過(guò)其遠(yuǎn)程通訊軟件模塊分別傳送給云數(shù)控系統(tǒng)302和305，由302和305中的串行處理軟件模塊進(jìn)行處理，并傳送給數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊進(jìn)行串行加工修正處理；2)由于云數(shù)控系統(tǒng)302和305所控制數(shù)控加工設(shè)備進(jìn)行加工的工件被加工部分需要進(jìn)行配套裝配，因此302和305需要進(jìn)行同步加工，即二者在加工的過(guò)程中，將其分別通過(guò)小云數(shù)控系統(tǒng)獲得的狀態(tài)參數(shù)信息互傳給對(duì)方，通過(guò)各自的數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊進(jìn)行并行配套加工修正處理，并再傳送給各自的小云數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步加工；3)云數(shù)控系統(tǒng)302和305加工結(jié)束后，再將其分別獲得的加工過(guò)程狀態(tài)參數(shù)和綜合加工誤差通過(guò)其遠(yuǎn)程通訊軟件模塊分別傳送給云數(shù)控系統(tǒng)303和306，進(jìn)一步完成串行加工處理，直至最終完整工件加工完畢。 盡管已根據(jù)較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解，在不背離權(quán)利要求書(shū)所闡明的真實(shí)精神和范圍的情況下可以做出各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種云數(shù)控系統(tǒng)，用于單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的控制，其特征在于該云數(shù)控系統(tǒng)包括云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中， 云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，還實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作功能，云控制核心節(jié)點(diǎn)包括第一 PC子系統(tǒng)、第二 PC子系統(tǒng)、第三PC子系統(tǒng)和第四PC子系統(tǒng)，第一至第四PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能； 云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)交互式協(xié)作測(cè)控功能； 微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作； 實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能； 在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能。
2.如權(quán)利要求I所述的云數(shù)控系統(tǒng),其中， 第一 PC子系統(tǒng)包括人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊，第一 PC子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他PC子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互； 第二 PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第二 PC子系統(tǒng)服從第一 PC子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理； 第三PC子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)功能； 第四PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第四PC子系統(tǒng)作為第二 PC子系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)，在第二 PC子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)第一 PC子系統(tǒng)的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的云數(shù)控系統(tǒng)，所述云控制核心節(jié)點(diǎn)還包括可擴(kuò)展的第五PC子系統(tǒng)，所述第五PC子系統(tǒng)包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。
4.如權(quán)利要求I所述的云數(shù)控系統(tǒng)，所述云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)包括核心控制器和具備獨(dú)立測(cè)控功能的多個(gè)I/O模塊，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模塊實(shí)現(xiàn)各需檢測(cè)信號(hào)的采集，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合處理提取補(bǔ)償信號(hào)，接受其它相關(guān)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理結(jié)果通過(guò)實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊反饋到云控制核心節(jié)點(diǎn)，接受云控制核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微調(diào)指令，并進(jìn)一步處理成具體控制指令發(fā)送給所在數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元；各個(gè)I/o模塊主要完成動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)采集傳感器信號(hào)，并將信號(hào)傳送給核心控制器，并接受核心控制器的控制命令對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制輸出信號(hào)，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)信息同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。
5.一種云數(shù)控系統(tǒng)，用于多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的協(xié)同配套加工控制，其特征在于該云數(shù)控系統(tǒng)包括協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)、云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中， 協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)主要完成不同的設(shè)備之間的交互式協(xié)同加工功能，協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)的功能主要包括獲取被加工工件在上一個(gè)加工步驟中最終的加工誤差信息，提供給云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元，使其根據(jù)實(shí)際加工精度要求進(jìn)行修正控制；在加工過(guò)程中，在線(xiàn)獲取由云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)共同實(shí)時(shí)獲得的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)一步采取數(shù)據(jù)融合分析出工件在線(xiàn)加工中的實(shí)時(shí)加工誤差，并預(yù)測(cè)隨后的在線(xiàn)加工誤差，將這些信息實(shí)時(shí)傳遞給需要配套裝配工件的數(shù)控加工設(shè)備，同時(shí)接受配套裝配工件數(shù)控加工設(shè)備傳遞過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)信息，進(jìn)行分析處理后提供給小云數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行修正控制；并在工件加工完成后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方式將被加工工件的最終誤差傳遞給完成下一個(gè)加工步驟的數(shù)控加工設(shè)備的云數(shù)控系統(tǒng)，以?xún)?yōu)化下一步的加工工作； 云控制核心節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作和主控功能，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的信號(hào)處理、組合控制和復(fù)合控制算法的運(yùn)算與控制指令輸出，遠(yuǎn)程通訊、協(xié)調(diào)管理操作功能，云控制核心節(jié)點(diǎn)包括第一 PC子系統(tǒng)、第二 PC子系統(tǒng)、第三PC子系統(tǒng)和第四PC子系統(tǒng)，第一至第四PC子系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)主控功能、實(shí)時(shí)控制功能、遠(yuǎn)程通訊管理功能、冗余控制功能； 云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)主要完成各種部件的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)檢測(cè)和微調(diào)控制信號(hào)的產(chǎn)生，同時(shí)接受云控制核心節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)、管理、控制指令，其中一部分子節(jié)點(diǎn)根據(jù)具體需要配合云控制核心節(jié)點(diǎn)完成核心的實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)，各獨(dú)立的云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)其內(nèi)在有機(jī)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)合理連接，實(shí)現(xiàn)交互式協(xié)作測(cè)控功能； 微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元接受云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的指令完成對(duì)各自針對(duì)數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)控制執(zhí)行操作； 實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成云控制核心節(jié)點(diǎn)內(nèi)部、云控制核心節(jié)點(diǎn)與云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)之間的在線(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞功能； 在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完成云控制核心節(jié)點(diǎn)與外部相關(guān)組件之間的通訊功能。
6.如權(quán)利要求5所述的云數(shù)控系統(tǒng),其中 協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)采用一臺(tái)獨(dú)立的工業(yè)PC系統(tǒng)，其中的軟件模塊包括遠(yuǎn)程通訊軟件模塊、數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊、串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊； 遠(yuǎn)程通訊軟件模塊用于與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互； 數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊用于根據(jù)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的獲得的各種信息，以及本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中由云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)和在線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)共同獲得的各種在線(xiàn)加工參數(shù)和狀態(tài)信息，進(jìn)行加工軌跡的分析和修正處理； 串行處理軟件模塊和并行處理軟件模塊用于將數(shù)據(jù)分析和修正算法軟件模塊的處理結(jié)果分別進(jìn)行獨(dú)立處理，獲得串行加工和并行配套裝配加工所需的數(shù)據(jù)格式，首先傳送給本臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備中云控制核心節(jié)點(diǎn)中的主控子系統(tǒng)中的協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊進(jìn)一步執(zhí)行后續(xù)工作，同時(shí)返回給數(shù)據(jù)分析及修正算法軟件模塊，再通過(guò)遠(yuǎn)程通訊軟件模塊傳送給與串行加工與配套裝配加工的數(shù)控加工設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。
7.如權(quán)利要求5所述的云數(shù)控系統(tǒng)，其中， 第一 PC子系統(tǒng)包括人機(jī)接口 \主控處理\冗余處理軟件模塊、協(xié)同配套加工修正信息處理軟件模塊、加工軌跡修正控制軟件模塊、插補(bǔ)控制軟件模塊和云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息處理軟件模塊，第一 PC子系統(tǒng)為云控制核心節(jié)點(diǎn)并行處理主程序運(yùn)行機(jī)，與其他PC子系統(tǒng)進(jìn)行并行處理，并行處理數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互； 第二 PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第二 PC子系統(tǒng)服從第一 PC子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理； 第三PC子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理軟件模塊、遠(yuǎn)程編程服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)軟件模塊、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障處理軟件模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生產(chǎn)調(diào)度管理、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、遠(yuǎn)程編程、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和技術(shù)升級(jí)功能； 第四PC子系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)加工軌跡修正控制軟件模塊、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)反饋信息實(shí)時(shí)處理軟件模塊、微調(diào)控制信號(hào)輸出軟件模塊、實(shí)時(shí)插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、加減速處理、控制輸出軟件模塊和冗余處理軟件模塊，第四PC子系統(tǒng)作為第二 PC子系統(tǒng)的冗余系統(tǒng)，在第二 PC子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)第一 PC子系統(tǒng)的調(diào)度控制，實(shí)現(xiàn)快速切換，從而避免加工過(guò)程的不連續(xù)情況和事故的出現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求6所述的云數(shù)控系統(tǒng)，所述云控制核心節(jié)點(diǎn)還包括可擴(kuò)展的第五PC子系統(tǒng)，所述第五PC子系統(tǒng)包括CAD軟件模塊、CAPP軟件模塊和CAM軟件模塊，實(shí)現(xiàn)CAD\CAPP\CAM\CNC集成一體化流程的功能。
9.如權(quán)利要求7所述的云數(shù)控系統(tǒng)，所述云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)包括核心控制器和具備獨(dú)立測(cè)控功能的多個(gè)I/O模塊，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模塊實(shí)現(xiàn)各需檢測(cè)信號(hào)的采集，通過(guò)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合處理提取補(bǔ)償信號(hào)，接受其它相關(guān)云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理結(jié)果通過(guò)實(shí)時(shí)總線(xiàn)通訊反饋到云控制核心節(jié)點(diǎn)，接受云控制核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微調(diào)指令，并進(jìn)一步處理成具體控制指令發(fā)送給所在數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部部件的微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元；各個(gè)I/o模塊主要完成動(dòng)態(tài)、在線(xiàn)采集傳感器信號(hào)，并將信號(hào)傳送給核心控制器，并接受核心控制器的控制命令對(duì)微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制輸出信號(hào)，云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)間根據(jù)具體關(guān)聯(lián)關(guān)系，互相交換狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)彼此之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)控制要求實(shí)現(xiàn)在云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部獨(dú)立的修正控制，這種云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的自行修正控制也通過(guò)發(fā)送指令到微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，微調(diào)的狀態(tài)信息同時(shí)反饋給云控制核心節(jié)點(diǎn)和與其關(guān)聯(lián)的其它云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)作為進(jìn)一步修正的反饋信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種云數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，屬于數(shù)控系統(tǒng)、并行信息處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)控加工、協(xié)同制造管理、并行控制、遠(yuǎn)程測(cè)控、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)控制、信號(hào)處理等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。該方法用于實(shí)現(xiàn)具有在線(xiàn)誤差綜合補(bǔ)償控制功能、CAD\CAPP\CAM\CNC集成功能、交互式協(xié)同配套裝配加工控制功能的數(shù)控系統(tǒng)。云數(shù)控系統(tǒng)分為小云數(shù)控系統(tǒng)和大云數(shù)控系統(tǒng)兩部分，其中小云數(shù)控系統(tǒng)主要針對(duì)單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備內(nèi)部控制，包括云控制核心節(jié)點(diǎn)、云測(cè)控子節(jié)點(diǎn)、微調(diào)驅(qū)動(dòng)單元；大云數(shù)控系統(tǒng)以小云數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)協(xié)同配套加工控制子系統(tǒng)針對(duì)需要串行加工的單個(gè)工件和配套裝配的不同工件進(jìn)行加工的多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備之間的交互式協(xié)同加工。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102749885SQ20121024942
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者石毅 申請(qǐng)人:石毅