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《华南理工大学》 2010年
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集成制造环境下的开放式数控加工系统

张庆  
【摘要】: 制造业作为国民经济的支柱是其他经济部门的基础。集成制造技术作为当前制造业的发展方向其构成基础是数控技术。开放式数控系统是当前数控系统的发展方向。开放式数控系统和现代集成制造系统相结合是当代制造业研究的重要课题。 按“精度随智能降低而增加”(IPDI,Increasing Precision with Decreasing Intelligence)的原则,构建了制造系统集成模型并设计了相应的硬件平台。模型分为四个层次:管理层、调度层、监控层和执行层。管理层给出各个待接受订单的权值,根据权值大小确定是否接受该订单;接受的订单根据加工能力分批送入调度层进行优化调度;监控层根据优化调度的结果控制执行层的运行。 在制造系统集成模型的基础之上,将系统分成集成制造管控系统和开放式数控系统两大组成部分。其中,集成制造管控系统实现管理层、调度层和监控层的职能,而开放式数控系统实现执行层的职能。整个系统包含一个中心节点和多个执行节点。因此,将系统网络结构设计成星型结构并通过服务器——客户端模式加以实现。 集成制造管控系统包括订单管理子系统、车间调度子系统和监控子系统。订单管理子系统中设定了订单权值的计算方法。车间调度子系统中引入了混合单亲遗传算法作为优化调度算法,优化的结果将以标准的格式保存在数据库中。监控子系统利用Socket技术建立了基于TCP\IP的网络连接,实现可扩展性;能提取标准格式的优化结果,设置标准通信格式和加工状态矩阵监控机床运行,实现互操作性。 开放式数控系统包含网络连接模块、NC代码解释器、加工信息生成模块和机床驱动信号发生模块。网络连接模块从监控子系统获得加工顺序并得到运行许可之后,NC代码解释器按照加工顺序从标准NC代码库中调用相关NC程序,对其进行词法、语法分析,合格的NC程序将生成加工代码;加工信息生成模块实现可移植性,通过具体插补算法实现虚拟加工,信号发生模块实现可扩展性和互换性,完成对机床的实际控制。 采用Visual Studio 2005作为软件的开发环境和Visual C++作为具体编程语言实现系统软件开发。设计了运行实验,结果表明各执行节点能够根据获得的加工计划,并在中心控制节点的监控下完成加工仿真或实际加工,表明所开发的控制平台具有实用性和有效性。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG659;TH166

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李作海;姚锡凡;;基于RFID的信息集成柔性制造系统设计研究[J];组合机床与自动化加工技术;2011年04期
2 李作海;姚锡凡;;基于网络通信和RFID技术集成的数控原型系统研究[J];组合机床与自动化加工技术;2011年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李作海;基于RFID的制造系统信息集成研究[D];华南理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李茂军,童调生,罗隆福;单亲遗传算法及其应用研究[J];湖南大学学报(自然科学版);1998年06期
2 范菲,陈幼平,胡文彬,周祖德;数控系统软件芯片库集成开发环境的研究[J];华中理工大学学报;1998年02期
3 谢经明,周祖德,陈幼平,陈冰;基于现场总线的开放式数控系统体系结构研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年04期
4 刘涛;王永章;富宏亚;;基于STEP-NC开放式数控系统的研究[J];机床与液压;2006年03期
5 袁清珂,吕传毅,赵汝嘉;先进制造系统和21世纪的制造业[J];机电一体化;2000年01期
6 刘日良,张承瑞,王锐;面向STEP-NC的数据处理与仿真平台研发[J];计算机工程;2005年21期
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8 刘日良,张承瑞,张元才,王锐;基于STEP-NC的计算机数控关键技术研究[J];计算机集成制造系统;2004年06期
9 陈宗雨;郭伟;王立峰;李从心;;基于Windows NT与实时扩展的开放式数控系统的研究[J];计算机集成制造系统;2006年04期
10 梁宏斌;李霞;王永章;;基于接口标准的开放式数控系统的研究与实现[J];计算机集成制造系统;2006年09期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 孙志峻;智能制造系统车间生产优化调度[D];南京航空航天大学;2002年
2 李斌;基于构架/构件复用的开放式数控系统研究[D];华中科技大学;2004年
3 王恒;开放结构控制器的研究及其在活塞加工中的应用[D];山东大学;2003年
4 刘志雄;调度问题中的粒子群优化方法及其应用研究[D];武汉理工大学;2005年
5 武洪恩;基于Windows的开放结构控制平台及应用研究[D];山东大学;2007年
6 常桂娟;基于微粒群算法的车间调度问题研究[D];青岛大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张生芳;通用数控代码编译器研究[D];大连铁道学院;2002年
2 张宏杰;基于PC的开放式数控系统的实现[D];大连理工大学;2004年
3 任松涛;NC代码编译器的设计与实现[D];西北工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡作进;胡林生;;《编译原理》课程教学改革刍议[J];安徽广播电视大学学报;2006年04期
2 李迎春,迟呈英,孙冀侠;改进的上下文无关文法及其语法分析[J];鞍山科技大学学报;2003年01期
3 孙冀侠,迟呈英,李迎春;LR(1)语法分析的自动构造[J];鞍山科技大学学报;2003年02期
4 于哲峰,张国忠;CIMS环境中的CAPP系统设计与开发[J];鞍山科技大学学报;2005年02期
5 曾齐红;基于遗传算法求解炼钢-连铸浇次排序问题[J];鞍山师范学院学报;2004年06期
6 刘勇健,李子生;岩土工程位移反分析的智能反演综述[J];地下空间;2004年01期
7 苏鹏;何广平;;单腿跳跃机器人动力学建模与仿真验证[J];北方工业大学学报;2011年03期
8 李坤全;方跃法;;改进遗传算法在6-RSS并联机器人机构设计中的应用[J];北京交通大学学报;2008年04期
9 潘存强,王从鹤,程先华,罗立凤,刘玉文;数控技术的新发展——开放式数控系统[J];宝钢技术;2002年04期
10 罗海丽;;含错误诊断恢复机制的SLR(1)分析器的构造[J];包钢科技;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王翔;沈连婠;周自强;;光成型技术在网络化制造中的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;;靶定位并联机器人控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 韩江洪;王梅芳;马学森;王跃飞;;改进的遗传算法在虚拟企业伙伴选择问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李大卫;郭丽华;王莉;;紧急疏散的嵌套博弈分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 刘志雄;;求解置换Flow Shop调度的混合演化策略算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
7 陈杰;;PDM系统中工作流程管理技术的研究[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
8 邱艳峰;于立娟;刘荣升;高英杰;;智能化泵车臂架电液操控技术的开发研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
9 史国振;孙汉旭;程时端;贾庆轩;张延恒;吴凡;;基于预估补偿的手眼伺服空间机器人控制方法研究[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
10 张启义;常树春;张永利;;改进遗传算法在公路运输装备战场抢修中的应用[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 何非;装配制造系统复杂特性建模及其应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 易平;面向模具行业的制造执行系统研究[D];华中科技大学;2010年
5 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
6 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
7 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
8 张会红;基于XNOR/OR的FPRM极性优化研究[D];华东理工大学;2011年
9 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
10 滕跃;基于ISO9000标准的政府科学技术奖励质量管理体系研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
2 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
3 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
4 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
5 丁鉴彬;注塑机械手控制系统设计研究[D];山东科技大学;2010年
6 陈斌;PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发[D];山东科技大学;2010年
7 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
8 张祖华;2-PPa移动并联机构运动学设计[D];浙江理工大学;2010年
9 肖小城;粒子群算法求解作业车间调度问题的研究[D];郑州大学;2010年
10 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙棣华;银国超;赵敏;宋潇潇;;基于RFID的生产线监控技术与应用[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年04期
2 吕洁;射频识别技术RFID及其应用(下)[J];智能建筑与城市信息;2004年12期
3 赵斌;张红雨;;RFID技术的应用及发展[J];电子设计工程;2010年10期
4 王运峰;;RFID技术在发动机装配生产线上的应用[J];装备制造技术;2010年05期
5 林玉伦;;中国制造业现状与国际比较研究[J];华北电力大学学报(社会科学版);2010年03期
6 李峰;圆弧插补的改进及软件实现[J];湖北汽车工业学院学报;2004年04期
7 沈斌;周莹君;王家海;;基于MES的RFID数据采集技术研究[J];测控技术;2007年08期
8 马庆容;俞军;张纲;;国内RFID应用及产业研究[J];中国集成电路;2006年11期
9 赵庆;RFID技术应用领域分析及展望[J];金卡工程;2005年09期
10 刘光富;曾波涛;;RFID技术在制造企业信息管理中的应用研究[J];CAD/CAM与制造业信息化;2007年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 尹应增;微波射频识别技术研究[D];西安电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 张生芳;通用数控代码编译器研究[D];大连铁道学院;2002年
2 颜涛;RFID技术研究及其在仓储管理中的应用[D];西安电子科技大学;2006年
3 王小敏;基于RFID技术的库存管理系统研究[D];对外经济贸易大学;2006年
4 任松涛;NC代码编译器的设计与实现[D];西北工业大学;2007年
5 罗曙光;基于RFID的钢构件施工进度监测系统研究[D];同济大学;2008年
6 梁爽;柔性制造系统实验平台的设计与控制[D];华南理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李爱平;李丽媛;谢楠;段建国;;面向零件族的柔性生产线构形设计及优化[J];机械设计与研究;2013年01期
2 赖思琦;尹显明;杨应洪;;基于FMS的自动化输送线设计与研究[J];组合机床与自动化加工技术;2012年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王莉,朱晶;柔性Flow Shop调度问题的研究现状及发展趋势[J];鞍山师范学院学报;2002年01期
2 古梅;计算机辅助曲面造型设计的探讨与实践[J];北方工业大学学报;1996年01期
3 张大波,王光兴;现场总线的底层技术[J];东北大学学报;1996年05期
4 张大波,王光兴;现场总线体系结构研究及通信栈的设计[J];东北大学学报;1998年02期
5 柯晶,钱积新,乔谊正;一种改进粒子群优化算法[J];电路与系统学报;2003年05期
6 黄杰,陈幼平,周祖德;数控铣床CNC系统刀具补偿模块的软件化[J];电子机械工程;1999年02期
7 刘民,吴澄,戴元顺;最小化拖期任务数并行机调度问题的一种基于知识的遗传算法[J];电子学报;1999年09期
8 刘民,吴澄,杨英杰;并行多机调度问题的一种基于组合规则的遗传算法[J];电子学报;2000年05期
9 常继传,李克勤,郭立峰,梅宏,杨芙清;青鸟系统中可复用软件构件的表示与查询[J];电子学报;2000年08期
10 张世琨,王立福,常欣,杨芙清;基于层次消息总线的软件体系结构描述语言[J];电子学报;2001年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 游有鹏;开放式数控系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 潘全科;智能制造系统多目标车间调度研究[D];南京航空航天大学;2003年
3 曹淑瑛;超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型与控制技术[D];河北工业大学;2004年
4 袁鹏;仿生机器蟹步行机理分析及控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 李斌;基于构架/构件复用的开放式数控系统研究[D];华中科技大学;2004年
6 胡咏梅;基于粗集的车间动态调度研究[D];山东大学;2005年
7 王恒;开放结构控制器的研究及其在活塞加工中的应用[D];山东大学;2003年
8 李宏伟;开放式数控系统分布式体系结构及其实现策略的研究[D];天津大学;2005年
9 姚建明;大规模定制模式下供应链调度的主导矛盾分析及优化研究[D];西南交通大学;2006年
10 谷峰;柔性作业车间调度中的优化算法研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 熊军魁;港口拖轮优化配置研究[D];武汉理工大学;2002年
2 杨志华;港口拖轮总体配置的仿真研究及应用[D];武汉理工大学;2003年
3 南雁;基于虚拟数控加工的NC代码翻译[D];西北工业大学;2003年
4 张研;多坐标数控铣削加工仿真系统的研究与开发[D];西北工业大学;2002年
5 苏军;多足步行机器人步态规划及控制的研究[D];华中科技大学;2004年
6 王心光;虚拟数控加工通用G代码编译器的研究[D];浙江大学;2005年
7 肖忠跃;数控虚拟仿真系统代码编译器的研究与开发[D];南昌大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵春红,秦现生,唐虹;基于PC的开放式数控系统研究[J];机械科学与技术;2005年09期
2 魏康民;聂建武;;基于PC的开放式数控系统体系的分析[J];组合机床与自动化加工技术;2007年05期
3 陈婵娟;薛恺;顾颢;;基于运动控制器的开放式数控系统运动控制模块的构建[J];陕西科技大学学报;2007年06期
4 韩艳华;吴立新;;开放式数控系统教学平台研究探讨[J];成功(教育);2010年12期
5 田磐;徐德爱;张飞霞;洪剑青;;基于ARM的全软件开放式数控系统设计[J];镇江高专学报;2011年02期
6 吕玉萍;;开放式一维数控系统的构建[J];价值工程;2011年23期
7 刘军;吉顺如;;基于PMAC开放式数控系统的研究与应用[J];装备机械;2003年03期
8 刘勇;杨林;张瑞临;;基于PC的开放式软件数控系统的设计[J];机械工程与自动化;2006年04期
9 邱润生;;基于PC的开放式数控系统及其在玻璃雕刻机中的应用[J];轻工机械;2006年04期
10 谈峰;;主流开放式数控系统体系结构比较分析[J];机械设计与制造;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐武彬;尹辉俊;谭振威;宋世柳;;基于DMC-100运动控制卡的开放式数控系统设计及其应用[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
2 秦旭达;王太勇;夏长亮;;基于开放式数控系统的车削加工过程监控技术研究[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
3 周旭;谢国如;蒋薏;颜廷河;;基于Windows98的CNC系统研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
4 王艳琴;;并联机床与开放式数控系统[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
5 石毅;王玉琨;;多通用工业PC主板并行处理技术的PC+I/O开放式多轴联动数控系统的研究与开发[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年
6 臧利林;贾磊;张立东;秦伟刚;苏岳龙;;基于IPC的开放式数控系统的研究[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
7 李丽娜;孙宏昌;戴怡;;基于PMAC的雕刻机开放式数控系统开发[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年
8 朱晓春;屈波;孙来业;汪木兰;;高速高精度开放式数控系统关键技术的研究[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
9 张玉忠;;开放式数控系统在车床数控改造中的应用研究[A];第八届中国轧机油膜轴承技术研讨会论文集[C];2006年
10 仰儆;;标准化创新,抢占数控技术产业的制高点[A];纪念第38届“世界标准日”标准化学术论文汇编[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者瞿剑;数控技术瓶颈可望加速突破[N];科技日报;2002年
2 杜伟泉;船舶集成制造管理系统项目通过验收[N];中国船舶报;2010年
3 本报记者 吴晓伟;集成制造需加大“沟通”力度[N];计算机世界;2004年
4 陈玲玲 黄盈盈;晋江7个项目获国家、省创新基金立项支持[N];福建科技报;2010年
5 从容;探索批产模式 构筑数字支撑[N];中国航天报;2005年
6 扬州大学 鲁玲;数控系统走开放之路[N];计算机世界;2002年
7 苏静 缪金元;数控系统实现智能化开放式[N];中国航天报;2000年
8 胡洪森;广东:力挺液晶电视集成制造和OLED[N];中国电子报;2008年
9 张韬;明基2006年四季度亏损或超预期[N];上海证券报;2007年
10 本报记者 杨红英 胡启林;2009年:机床工具行业在调整中前行[N];中国工业报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁修华;开放式数控系统软件故障自诊断、自愈合的研究[D];吉林大学;2011年
2 王辉;并联构型装备开放式数控系统关键技术研究与开发[D];天津大学;2009年
3 刘源;开放式数控系统的构建及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 刘源;开放式数控系统的构建及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 杜少华;开放式数控系统可重构技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2012年
6 郝永江;复杂参数曲线曲面加工控制与状态监测技术研究[D];天津大学;2011年
7 谢红;五杆五环并联运动机床开发设计及关键技术研究[D];同济大学;2007年
8 韩霜;混联研抛机床开放式数控系统体系结构及其插补算法研究[D];吉林大学;2007年
9 石宏;3-TPS混联机床相关控制算法研究[D];东北大学;2005年
10 仓公林;基于STEP-NC数控铣削加工若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张庆;集成制造环境下的开放式数控加工系统[D];华南理工大学;2010年
2 李隽;基于PMAC的开放式数控系统设计及应用[D];北方工业大学;2011年
3 涂天祥;基于SoftDMC的开放式数控系统插补的研究与设计[D];华南理工大学;2010年
4 于洪宇;基于DMC运动控制器的开放式数控车床系统的研究和应用[D];沈阳工业大学;2011年
5 韩涛;基于MTC200开放式数控系统的数控齿扇插齿机改造[D];沈阳工业大学;2005年
6 苏伟;基于PMAC的开放式数控教学平台的研究[D];天津大学;2005年
7 陈哲衔;开放式数控系统通信研究与在自动换刀系统中的应用[D];华南理工大学;2010年
8 姜运涛;基于IPC的开放式数控系统及其在多功能数控铣床上的应用研究[D];沈阳工业大学;2005年
9 郭成龙;六轴义齿加工机床设计与数控技术研究[D];北方工业大学;2010年
10 王斌;基于PMAC的轧辊磨床数控系统的研究与开发[D];兰州理工大学;2005年
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