專業(yè)數(shù)控切割機(jī)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)用特點(diǎn)（二）：
　　二、 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的相應(yīng)技術(shù)支持
　　1、 開(kāi)放性所要求的技術(shù)
　　1)  STEP-NC的推廣——統(tǒng)一、靈活且易于理解的數(shù)據(jù)接口
　　STEP-NC是為了解決傳統(tǒng)的ISO 6983標(biāo)準(zhǔn)(G、M代碼)不適應(yīng)開(kāi)放性和智能化發(fā)展需要的問(wèn)題而提出來(lái)的。
　　STEP - NC是為CNC系統(tǒng)重新定義的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它在STEP標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以面向?qū)ο蟮男问綄�產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息與制造信息聯(lián)系起來(lái)。STEP - NC 定義了一個(gè)新的STEP 應(yīng)用協(xié)議(AP -238)作為CAM與CNC之間的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。AP -238涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品(零件)全過(guò)程所需的全部信息，其中包括三維幾何信息(AP - 214) 、工藝信息(如銑、車、放電加工等) 、檢測(cè)信息(AP - 219)等。
　　基于STEP - NC的數(shù)控程序廢棄了傳統(tǒng)的數(shù)控程序中直接對(duì)坐標(biāo)軸和刀具動(dòng)作進(jìn)行編程的做法，而是采用ISO 10303的數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則，它以工作步驟作為加工流程的基本單位，將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。每個(gè)工作步驟只定義一種操作(“干什么”、“如何干”等，但只能用一種刀具和一種策略)。
　　2) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
　　現(xiàn)場(chǎng)總線（如CAN總線、Profibus總線、USB總線和PCI總線等）作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)與控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。 它不僅是一個(gè)底層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開(kāi)放式新型全分布控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的開(kāi)放性、模塊化和可重構(gòu)的特性。現(xiàn)場(chǎng)總線在技術(shù)上有如下一些特點(diǎn):
　　a、系統(tǒng)的開(kāi)放性。
　　開(kāi)放性是指對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致、公開(kāi)性，并強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從。 一個(gè)具有總線功能的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)必須是開(kāi)放的，開(kāi)放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶。用戶可把來(lái)自不同開(kāi)放式CNC 系統(tǒng)的特定供應(yīng)商的產(chǎn)品按自己的需要組成大小隨意的系統(tǒng)。
　　b、互操作性與互用性。
　　互操作性，是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實(shí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)字通信。 而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的遵從同一規(guī)范的設(shè)備可進(jìn)行互換。
　　c、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性。
它將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能下載到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能，也就是說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有單獨(dú)完成某些功能的能力。
　　d、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。
　　由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身可完成自動(dòng)控制的基本功能，使得現(xiàn)場(chǎng)總線能構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 從根本上改變了現(xiàn)有DCS 集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
　　e、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。
　　工作在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場(chǎng)總線，是專為在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工作而設(shè)計(jì)的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。在現(xiàn)代制造企業(yè)中，由于機(jī)械加工工藝的多樣性和加工零件的復(fù)雜性，使得數(shù)控機(jī)床的規(guī)格、品種多樣，性能差異極大，控制參數(shù)復(fù)雜，調(diào)試操作繁瑣。
　　3) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用
　　網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，可以提高數(shù)控系統(tǒng)之間的交互能力和互操作性，同時(shí)方便數(shù)控系統(tǒng)接入車間管理系統(tǒng)，以融入生產(chǎn)企業(yè)的管理系統(tǒng)，提高生產(chǎn)管理的實(shí)效性。
　　2、高精度和高速度的技術(shù)要求
　　1)  機(jī)械系統(tǒng)——?jiǎng)傂院�，可控性�?qiáng)，摩擦系數(shù)小
　　只有在剛性較好的機(jī)械系統(tǒng)支持下，數(shù)控機(jī)床才可能得到較高的精度。同時(shí)機(jī)械系統(tǒng)的本身特性要求能夠感知和控制，這樣就可以通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生的某些誤差進(jìn)行補(bǔ)償和控制，如溫度補(bǔ)償、振動(dòng)控制和剛性補(bǔ)償?shù)鹊取?br /> 　　2) 驅(qū)動(dòng)技術(shù)
　　在數(shù)控系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)元件是數(shù)控系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。常用的伺服驅(qū)動(dòng)部件有以下幾種類型:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置、直流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置、交流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置、同步內(nèi)裝伺服電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置、陶瓷電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置、力矩電動(dòng)機(jī)等。
　　驅(qū)動(dòng)元件的選擇主要考慮的是驅(qū)動(dòng)元件的功率、可控性、定位精度等參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中我們可以采用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)元件來(lái)減少中間機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，從而降低精度控制難度，尤其是在高精度的場(chǎng)合，如果機(jī)械結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，高精度和高速度是很難實(shí)現(xiàn)的。
　　3) 傳感技術(shù)
　　數(shù)控系統(tǒng)的高精度都是依靠全閉環(huán)的控制結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這種結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的精度主要決定于傳感器的精度和控制策略。例如用于加工納米級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)要求伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角反饋達(dá)到千萬(wàn)分之一轉(zhuǎn)的精度，這就是依靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　當(dāng)前，隨著數(shù)控系統(tǒng)的加工精度的提高，數(shù)控系統(tǒng)需要提高其對(duì)精度的控制能力，其著眼點(diǎn)就是采用較高精度的傳感器來(lái)反饋相關(guān)信息。例如高精度位置傳感器來(lái)反饋各個(gè)軸的位置情況，高精度圓光柵來(lái)精確反饋電機(jī)的位置情況。
　　4)  軟件控制技術(shù)
　　在數(shù)控系統(tǒng)的控制模型中，控制策略是協(xié)調(diào)機(jī)床各個(gè)動(dòng)作的中樞，該部分實(shí)現(xiàn)的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)床的加工精度。在這里，需要控制模型支持的是保證位置精度、速度平穩(wěn)、控制振動(dòng)和各種補(bǔ)償策略的算法。
　　3、智能化
　　數(shù)控系統(tǒng)的智能化功能有：工件的自動(dòng)裝卸、自動(dòng)報(bào)警、仿真、學(xué)習(xí)功能、刀具管理和人性化接口等。
　　1) 軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)
　　其中包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)智能算法的支持。
　　2) 現(xiàn)代傳感技術(shù)機(jī)器視覺(jué)和觸覺(jué)傳感器的研究和應(yīng)用。

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