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2010我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

Tag：數(shù)控技術(shù)  
    內(nèi)容提示：數(shù)控技術(shù)在硬件和體系方面發(fā)展的十分迅速，我國(guó)要跟上國(guó)際的步伐，要把握住各方面的發(fā)展方向和結(jié)構(gòu)規(guī)劃。
    數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。我國(guó)在從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)具有重要意義。近幾年來(lái)，在引進(jìn)消化國(guó)外數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)已生產(chǎn)出自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，但是中、高檔以上的數(shù)控系統(tǒng)仍然是以進(jìn)口產(chǎn)品為主，研 究目前數(shù)控機(jī)床及技術(shù)的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向，將對(duì)開(kāi)發(fā)出中、高檔的數(shù)控產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)份額起到重要作用。
　　1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件技術(shù)發(fā)展迅速
　　隨著集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，給數(shù)控硬件技術(shù)的更新?lián)Q代注入新的活力，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用超大規(guī)模集成電路（VLSI）、專(zhuān)用芯片 （ASIC）及數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)。在電氣裝聯(lián)上廣泛采用表面安裝（SMT）、三維高密度（three dimensional high density）技術(shù)，極大地提高系統(tǒng)的可靠性。高速高性能存儲(chǔ)技術(shù)，比如閃爍存儲(chǔ)（flash memory），移動(dòng)存儲(chǔ)（PCMCIA card）等極大地方便用戶(hù)。薄膜晶體管液晶顯示器（TFTLCD）技術(shù)使得顯示裝置趨于平板化，更便于機(jī)電 一體化安裝并改善人機(jī)界面。作為數(shù)控系統(tǒng)核心的處理器廣泛采用“位以上的高速RISC CPU，保證高速、高精度的數(shù)控加工。
　　以日本FANUC 16i/18i和160i/180i為例，已形成超小、超薄型控制器，主控板僅為名片一樣大小，主處理器采用Pentium芯片。CNC和伺服采用50M /S的高速串行總線(xiàn)。用光纜連結(jié)I/O模塊，采用分散配置，便于機(jī)電一體化。在通訊方面采用PCMCIA存儲(chǔ)卡和外部計(jì)算機(jī)通訊，或采用調(diào)制解調(diào)器，用電 話(huà)和人機(jī)通訊。
　　嵌入式硬件的使用有望使得數(shù)控系統(tǒng)硬件更趨標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本也會(huì)隨著降低。
　　2 體系結(jié)構(gòu)向開(kāi)放式發(fā)展
　　開(kāi)放式數(shù)控的討論已有好些年了，但是應(yīng)該看到，對(duì)于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)至今沒(méi)有一致性的定義。某些用戶(hù)認(rèn)為開(kāi)放式表示能夠接受當(dāng)?shù)厥褂玫耐ㄐ艆f(xié)議;而另 一些用戶(hù)認(rèn)為開(kāi)放式意味著所有控制器操作界面完全一致;對(duì)機(jī)床應(yīng)用工程師而言，開(kāi)放式意味著對(duì)刀架移動(dòng)、傳感器和邏輯控制有標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口;對(duì)大公 司和大學(xué)的研究工程師來(lái)說(shuō)，開(kāi)放式意味著以上這些均來(lái)自隨即拿來(lái)就用的積木塊。由于來(lái)自最終用戶(hù)和集成商（機(jī)床廠）的壓力，開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)工作正在向前 發(fā)展并將持續(xù)下去。目前的一個(gè)積極成果即是基于PC的CNC，即PC-based。
　　世界上一些著名的數(shù)控制造商紛紛推出PC-based CNC系統(tǒng)，例如FANUC公司的FANUC 160/180，西門(mén)子公司的siemens 840Di，F(xiàn)AGOR公司的FAGOR 8070。由于采用了工業(yè)級(jí)PC機(jī)及桌面操作系統(tǒng)Windows，DOS等，其豐富的軟、硬件資源給用戶(hù)帶來(lái)諸多的方便。
　　應(yīng)該看到，在數(shù)控加工這種強(qiáng)實(shí)時(shí)環(huán)境中，使用商用操作系統(tǒng)Win，DOS等，還尚未得到業(yè)界的完全認(rèn)可。在理論上沒(méi)有證明比現(xiàn)有傳統(tǒng)的CNC更 加優(yōu)越。
　　為應(yīng)對(duì)開(kāi)放式數(shù)控未來(lái)的發(fā)展，我國(guó)從2003年開(kāi)始實(shí)施開(kāi)放式數(shù)控國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18759.1。開(kāi)放式數(shù)控（ONC）就其開(kāi)放程度可分為三 個(gè)層次。第一層次是具有可配置功能，開(kāi)放的人機(jī)界面的通信接口及協(xié)議。第二層次為控制裝置在明確固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之下允許替換，增加NC核心中的特定模塊以 滿(mǎn)足客戶(hù)的特殊要求。第三層次為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完全可變的全開(kāi)放的控制裝置。這三個(gè)層次中第一層次目前基本達(dá)到。未來(lái)的發(fā)展主要圍繞第二個(gè)層次目標(biāo)展開(kāi)，還有很長(zhǎng)的路要走。
　　3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)入CNC
　　嚴(yán)格意義上說(shuō)，數(shù)控控制軟件中包含著實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的思想，例如任務(wù)調(diào)度、存儲(chǔ)器管理、中斷處理等，但這種技術(shù)是隱含的，是和數(shù)控應(yīng)用程序比如插 補(bǔ)，伺服、譯碼等混合的。每一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都是獨(dú)特的，不透明的。這種情況對(duì)于最終用戶(hù)和系統(tǒng)集成商而言帶來(lái)諸多不便。在開(kāi)放式數(shù)控呼聲日益高漲的今天，研 究實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在CNC軟件中的應(yīng)用是順理成章的事。特別是最近嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展迅猛，這對(duì)于數(shù)控控制軟件的開(kāi)發(fā)將產(chǎn)生革命性的影響。選擇一 個(gè)合適的商用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，將插補(bǔ)、伺服、譯碼、數(shù)據(jù)處理等數(shù)控應(yīng)用軟件往上“掛”，最終移植到一個(gè)硬件環(huán)境中去，形成最終使用戶(hù)滿(mǎn)意的數(shù)控系統(tǒng)， 也就是個(gè)性化的CNC系統(tǒng)，這將是開(kāi)放式數(shù)控的主要方向。
　　未來(lái)實(shí)時(shí)Linux（RT Linux）有望成為CNC實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主流。“Linux除了具有功能強(qiáng)大、高性能、穩(wěn)定性好以及原代碼開(kāi)放等優(yōu)勢(shì)以外，其最大的特點(diǎn)是Linux內(nèi) 核具有非常良好的結(jié)構(gòu)，即可由用戶(hù)根據(jù)特殊的系統(tǒng)需求，對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置或裁剪，而這一特點(diǎn)恰恰滿(mǎn)足了可開(kāi)放式數(shù)控應(yīng)用的差異性需求。

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