[00828300]数控机床集成监控及产业化应用

该项目属于数控装备技术、现代传感检测技术、智能信息处理技术、机械制造工艺技术相融合的交叉领域研究，应用领域涉及多种行业数控装备。在河北省科技支撑等科研项目的支持下，针对提升数控机床的性能及提高数控装备性能的稳定性和可维护性开展研究，历经7年攻关，解决了数控机床不停机快速故障诊断和保障数控机床性能稳定的智能康复等技术难题，通过与企业合作，取得显著的经济和社会效益。主要创新点：1、为了解决复杂数控制造装备集成制造过程监控对象与监控参数动态调整问题，提出了元胞组态协同的监控方法，给出规范化的元胞设计方法及元胞内部的组态原理和元胞之间的协同机制，将其应用于高速数控制造装备和集成制造过程动静态特性监控中，实现了高速数控制造装备动静态性能指标的监控和加工质量的监控，便于对产品制造质量特性波动追本溯源；2、针对数控制造装备及CNC集成制造过程动态在线监控要求，构建集视诊、触诊、听诊、问诊等多功能嵌入式集成监控框架模型，建立一套面向加工过程的在线多功能拓展嵌入方法，研发了以嵌入式linux操作系统为核心的多功能不停机诊断工具，实现了CNC-G/M代码直接控制诊断功能，并将视诊、触诊、听诊、问诊等多功能无缝嵌入SINUMERIK数控系统，拓展了数控机床现有功能；3、为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题，提出了一种数控机床不停机正交双相机光学诊断方法，研发了正交双相机视觉坐标测量系统，系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD摄像机、专用标定附件和一台装有光学测量诊断软件的笔记本电脑组成，构建了基于图像视觉特征的典型诊断模型，实现了刀具和工件的颜色特征、纹理特征和形状特征提取，便于CNC故障工况快速诊断；4、为提高数控装备性能的稳定性和可维护性，研发了数控机床集成监控系统，建立了多模式窗口多对象协同监控模型，实现了数控系统内外部多传感器信息的采集、处理及复杂工况模式识别、诊断、控制预警，为数控加工健康状态监控、性能分析和智能修复提供依据，并在大型车铣复合加工中心、高速数控车削加工中心、高速铣削加工中心进行产业化应用。该项目获授权发明专利1项、受理发明专利1项、软件著作权3项，发表论文20篇，培养博士研究生2名、硕士研究生7名。研究成果不仅实现了数控制造装备动静态性能指标、工件加工质量、刀具磨损破损、加工基准位置及生产安全的监控，而且拓展了数控机床现有功能，为多家企业研发了数控机床视诊、触诊、听诊、问诊工具，解决了数控机床不停机快速故障诊断和保障数控机床性能稳定的智能康复等技术难题，推动了数控机床监控技术的进步和优化升级。课题成果已在国内沈阳机床集团有限责任公司、沈阳第一机床厂、中材装备集团有限责任公司、河北省高速公路京沪管理处多家企业推广应用，取得了显著的社会效益和经济效益，新增利润1亿多元，新增利税6000多万，创收外汇6000万美元，节支总额1亿多元，实际产业化应用情况可以看出课题研发成果的应用价值和推广前景，同时证实了研发成果的合理性、有效性、可靠性和实用性。