开放式数控机床软件平台研发及应用项目可行性研究报告Word格式.docx

开放式数控机床软件平台研发及应用项目可行性研究报告Word格式.docx

《开放式数控机床软件平台研发及应用项目可行性研究报告Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开放式数控机床软件平台研发及应用项目可行性研究报告Word格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（二）项目的主要研究（开发）内容6

（三）试验（开发）规模及地点7

（四）主要技术关键及创新点7

1、主要技术关键7

1.1、在WindowsNT下扩展的实时操作系统7

1.2、应用程序接口（API）7

1.3、基本控制算法和软件7

1.4、先进控制算法及软件8

1.5、智能加工参数选择及优化软件8

1.6、仿真与虚拟现实技术8

1.7、扫描数字化仿形加工软件8

2、技术创新点8

（五）实施方案（含技术路线、工艺流程及技术关键的解决方案）9

1、开放式CNC系统体系结构的开发研究9

2、建立数控系统软件开发仿真平台9

3、数控系统软件开发9

4、工艺流程10

（六）技术风险分析10

（七）分年度的工作内容、目标10

（八）申请单位、合作申请单位及主要人员的分工11

（九）组织及管理的运行机制11

三、市场分析12

（一）市场预测（含同类项目的国内外市场情况）12

1、国际市场14

2、国内市场14

（二）本项目的市场竞争优势、风险及市场策略15

四、经费预算及筹措方案16

（一）经费预算（总投资）16

（二）新增投资16

（三）筹措方案及相关证明16

（四）申请经费的主要用途16

（五）分年度用款计划（含申请经费）16

五、技术经济可行性的综合评价18

一、总论

（一）项目的主要内容及技术原理简述

本项目的重点是开发“软数控”（SOFT-CNC）——开放式数控软件，在开放式数控系统中，在PC机硬件平台下，除了标准I/O、D/A、A/D、网络卡等外不加任何运动控制卡，所有控制由数控软件完成。

开放式数控系统有许多优点，由于采用了通用计算机，则系统的软硬件资源相当丰富，通用的CAD/CAM软件，网络接口等均可使用，使系统具有良好的扩充性、可移植性，特别适合CIMS环境，它是数控系统的发展方向。

在全开放式的PC数控系统上可开发各种数控软件。

本项目的核心内容包括两部分：

①数控机床软件开发平台；

②软件包。

1、数控机床软件开发平台

数控机床软件开发平台由MicfosoftWindowsNT＋实时操作系统（Real-timeextensions）构成。

1.1、软件平台体系结构

数控软件平台体系结构图

1.2、操作系统

操作系统必须满足以下两个条件：

A、环境应是开放的，即能方便地集成商品化的各类工具和应用软件。

B、能满足实时控制的要求。

满足第一个条件的最佳选择是使用MicrosoftWindows操作系统。

Windows环境已成为今天“事实”上的标准，许多商品化的控制硬件和软件都支持它。

不过WindowsNT操作系统仅能支持“软实时”控制要求，而不能满足“硬实时”控制要求，如机床实时控制。

因此操作系统拟采用在WindowsNT下扩展的实时操作系统，操作系统的框图见下图：

操作系统结构图

WindowsNT下扩展的实时操作系统国外已有成熟的产品，我校也正在研制。

开放式数控系统的一个重要方向是保证各种功能模块即插即用（plugandplay）。

因此，应用程序接口（API）定义和开发是非常关键也是非常重要的，应用程序接口必须保证应用模块的可移植性。

环境开放和通用应用程序接口保证了系统的开放性。

对WindowsNT的应用程序接口可采用标准NT应用接口，对实时操作系统化应用接口，应定义和开发的通用应用程序接口。

2、应用软件包

根据应用程序接口的定义，开发相应功能模块。

如：

伺服控制、运动控制、轴控制、逻辑控制、智能控制、伺服控制接口、用户接口、网络接口、基于CAM编程、加工仿真、智能加工参数选择及优化等。

这些功能模块应达到：

A、可移植（PORTABLE），模块能在不同的机型上运行；

B、可扩展（EXTENDABLE），模块的功能扩展；

C、可替换（EXCHANGEABLE），可用相近功能的模块替换；

D、可伸缩（SCALABLE），同一模块在不同的应用环境下能形成不同的应用实例；

E、可交流（INTEROPERABLE），不同模块可相互通讯。

（二）项目的目的和意义

本项目研制、生产基于PC机的开放式数控平台软件，研究开放式数控系统的体系机构，研究在线测量与加工技术；

研究在网络分布计算环境下，数控系统软件的结构、复用、构造方法等技术内容。

项目产品包括：

①数控机软件开发平台；

②开放式智能数控软件；

③扫描数字化仿形软件等三部分。

本项目的实施，旨在建立数控机床软件开发平台和软件包，提高软件开发效率，缩短开发周期，开发出具有自主版权，并在技术上达到世界先进水平的开放式智能数控软件，填补国内在数控技术，尤其是数控软件领域的空白，满足国内用户的需求，打破国外数控厂家在我国市场上的垄断地位。

本项目的实施将有效推动我国数控行业技术进步，带动我省相关产业发展，具有巨大的社会和经济意义。

（三）相关技术领域国内外发展现状、趋势

数控系统经过近三十年的发展，只是发展到了1974年采用微处理器以后，才从根本上解决了可靠性低、价格昂贵、应用不方便等关键问题。

开放式智能数控系统除了标准I/O、D/A、A/D、网络卡等外不加任何运动控制卡，所有控制由软件完成，特别适合CIMS环境，它是数控系统的发展方向。

因它不要求特殊硬件，只需要PC机、标准接口卡、伺服系统、强有力的数控软件及机床本身需要的一些辅助控制装置，可在全开放式的PC数控系统上开发各种数控软件。

制造业是一个国家的基础工业和支柱产业，也是国民经济的主要来源，而机加行业又是制造业的基础。

机加行业的发展水平直接影响一个国家的经济发展和技术进步。

随着电子信息技术的发展，世界各国的制造业也发生了很大的变化，今天的机加行业也不再是传统的模式，特别在发达的工业化国家，机加行业已步入信息化的时代，加工机床是数控机床和柔性加工单元（FMC），制造业向柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）和计算机集成制造系统（CIMS）的方向发展。

计算机数字控制（CNC,ComputerNumericControl）技术逐步融合了CAD/CAM的研究成果，具有自动完成数控编程和强大的图形处理与加工仿真功能，具有对加工过程进行实时监测和故障诊断的能力，计算机数字控制系统的精密化和自动化水平较高。

目前西方国家禁止高档数控系统出口到我国，而我国的高精度数控系统仍然依赖进口。

由于数控产业潜力巨大，只有自主研究开发、生产高档数控系统，才能打破西方国家的禁运。

数控技术是21世纪的加工制造技术，21世纪科学技术将促进柔性化自动加工生产线的建立及发展，数控加工将更加普及。

我国政府已把数控系统列为国家重点支持的高新技术产业，明令规定今后在企业的技术改造中不得采购旧型号的普通机床，而应以新型的数控系统来代替。

数控加工将打破用于精密加工及小批量生产的界限，而将进入普通加工及大量生产的行业。

数控系统软件的开发是数控系统的开发和发展的基础，从一定角度讲数控系统的开发就是数控系统软件的开发。

（四）项目申请单位、主要合作申请单位及项目主要负责人的基本情况

项目申请单位华东交通大学机电学院现有“机械制造及其自动化”、“载运工具应用工程”两个硕士点。

“机械制造及其自动化”、“材料成型与控制工程”、“测控技术与仪器”、“工业工程”四个本科专业，七个本科专业方向；

物流管理、计算机辅助机械设计两个专科专业和“机械电子工程”、“模具CAD/CAM”两个高职专业。

学院承担了863/CIMS科技攻关课题、铁道部及南昌铁路局科研项目累计达30余项，部分项目的研究属国内首创。

获国家科技进步一等奖一项、铁道部科技进步一等奖一项、江西省科技进步二等奖一项、三等奖两项，获江西省软科技成果二等奖一项，获江西省优秀教学成果二等奖一项、三等奖两项。

（五）有关本项目的现有工作基础和支撑条件

本项目于2005年立项开发，目前处于研究开发阶段，已完成如下工作：

研发阶段经过了较长的市场调研，进行了需求分析、业务模型抽象等工作、正在进行系统总体设计工作。

技术和人才是项目顺利实施的基础保障，本项目所需设备（数控机床及相关开发用工具2005年下半年将到位，新建实验中心大楼配备的各项设施为项目的研发提供了良好的软件和硬件环境。

二、项目实施方案

（一）项目达到的目标及考核的主要技术经济指标

本项目由华东交大独立研发，无知识产权纠纷。

同时我们将在项目研发的基础上发表相关技术论文1-2篇。

考核指标包括项目产品及其主要性能参数，项目成果包括如下三种产品：

（1）数控机软件开发平台，利用此平台实现各种数控应用软件包的开发。

（2）开放式智能数控软件，利用该软件实现工业PC机对机床的控制，主要性能参数有：

◆　控制轴数：

包括2轴、4轴、6轴和8轴等；

◆　系统分辨率：

包括0.01mm、0.001mm、0.0001mm等；

◆　插补功能：

包括2轴、21/2轴、3轴、4轴等。

（3）扫描数字化仿形软件，对加工对象进行扫描仿形，主要性能参数有：

◆　扫描速度为：

600mm/分钟；

◆　扫描精度：

0.01mm；

◆　数字化压缩能力：

包括二维（直线、圆弧）和三维（圆锥曲面）。

（二）项目的主要研究（开发）内容

本项目研发“软数控”（SOFT-CNC）——开放式数控软件，在全开放式的PC数控系统上可开发各种数控软件。

产品包括数控机软件开发平台、开放式智能数控软件和扫描数字化仿形软件。

（三）试验（开发）规模及地点

项目研发地点位于华东交大机电学院及机电实验中心。

（四）主要技术关键及创新点

1、主要技术关键

项目将深入研究如下关键技术与重点内容：

1.1、在WindowsNT下扩展的实时操作系统

许多商品化的控制硬件和软件都支持Windows环境。

因此操作系统拟采用在WindowsNT下扩展的实时操作系统。

实时操作系统是软件平台的关键。

我校已开发了嵌入式操作系统，将在此基础上能进一步开发WindowsNT下扩展的实时操作系统。

1.2、应用程序接口（API）

对WindowsNT的应用程序接口可采用标准NT应用接口，对实时操作系统化应用接口，定义和开发的通用应用程序接口。

这是我们将重点研究和开发的内容。

1.3、基本控制算法和软件

伺服控制是数控系统的核心，在“软数控”（SOFT-CNC）环境下开发能满足高速、高精度、多轴伺服控制要求的算法和软件。

插补算法是保证多轴联动加工的基础，开发线性插补、园弧插补及万能插补。

1.4、先进控制算法及软件

为提高控制精度，开发一些先进控制方法，如智能控制（