開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想誕生于20世紀(jì)80年代，近30年的研究取得了巨大的進(jìn)展，已建立了基于互操作和分級(jí)式軟件模塊的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。從90年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)一些研究單位也投入了一定量的資金和人力進(jìn)行開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究工作。根據(jù)電器與電子工程師協(xié)會(huì)(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的定義，開(kāi)放式系統(tǒng)應(yīng)該提供這樣一些功能：它們能使應(yīng)用程序在不同廠商的各種平臺(tái)上運(yùn)行，能支持與其他系統(tǒng)應(yīng)用的相互操作，并且具有用戶界面的一貫形式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，開(kāi)放式系統(tǒng)應(yīng)該具有可移植性、可互操作性和一致性。不言而喻，“開(kāi)放性”是該技術(shù)的最主要的特征。從技術(shù)角度上，“開(kāi)放性”可以為3類(lèi)：數(shù)控系統(tǒng)軟件的開(kāi)放性、加工數(shù)據(jù)模型的開(kāi)放性和硬件實(shí)施平臺(tái)的開(kāi)放性。圖1所示的樹(shù)形圖可描述開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放性的技術(shù)分支，從中可以清楚地看出開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文將分別從“軟件的開(kāi)放性”、“加工數(shù)據(jù)模型的開(kāi)放性”和“硬件實(shí)施平臺(tái)的開(kāi)放性”等方面，介紹各領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)、國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，并提出解決方法和建議，與同行交流和共享。

系統(tǒng)軟件的開(kāi)放性

從本質(zhì)上說(shuō)，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性得益于軟件，而軟件開(kāi)放性中最重要的是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)。它包括系統(tǒng)的硬軟件組成部件的劃分和各部件間的連接與約束(如拓?fù)潢P(guān)系、同步關(guān)系和通訊協(xié)議等)。CNC系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)不僅為系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和制造提供參考框架，也是指導(dǎo)系統(tǒng)在整個(gè)生存期內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展、更新、維護(hù)和二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，是開(kāi)放性實(shí)現(xiàn)的根源。

1 體系結(jié)構(gòu)的研究

到目前為止，世界上已有幾個(gè)組織開(kāi)展了開(kāi)放結(jié)構(gòu)控制器體系結(jié)構(gòu)的研究工作，比較有影響的是歐洲的OSACA(Open System Architecture for Controls Within Automation System)、美國(guó)的OMAC(Open Modular Architecture Controller)和日本的OSEC(Open System Environment for Controller)。國(guó)內(nèi)已有多家研究單位對(duì)這幾種體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了充分比較，并在以美國(guó)的OMAC為基礎(chǔ)、采用COM組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式來(lái)搭建開(kāi)放式結(jié)構(gòu)控制器方面做了一些嘗試。從近幾年的發(fā)展看，該種研究方向是正確的、適合中國(guó)國(guó)情的。也正因?yàn)檫x用了OMAC體系結(jié)構(gòu)，引出了實(shí)現(xiàn)該體系結(jié)構(gòu)所需要的一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、組件開(kāi)發(fā)技術(shù)、有限狀態(tài)機(jī)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)下的任務(wù)調(diào)度等。

2 軟件平臺(tái)

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要是個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer，PC)。而軟件平臺(tái)就有了多種選擇的可能。但事實(shí)上，選用何種平臺(tái)直接影響到開(kāi)發(fā)難度、成本等一系列核心問(wèn)題。目前常見(jiàn)的方案一種是采用Windows+RTX方案，RTX可以認(rèn)為是內(nèi)置于Windows的一個(gè)子系統(tǒng)，它不影響Windows的原有功能，而增加了其實(shí)時(shí)性。這種方式適合熟悉Windows操作系統(tǒng)的中國(guó)用戶進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠在一定程度上降低開(kāi)發(fā)難度，但是無(wú)論Windows還是RTX都不是中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，該開(kāi)發(fā)平臺(tái)價(jià)格昂貴(尤其是RTX)，底層技術(shù)保密，造成國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)嚴(yán)重依賴國(guó)外，這對(duì)軟數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化、降低生產(chǎn)成本都十分不利。另一種方案是采用RTLinux，雖然由于其開(kāi)源的特性，沒(méi)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題和底層開(kāi)發(fā)的限制，但對(duì)中國(guó)用戶來(lái)說(shuō)，加大了開(kāi)發(fā)難度，增加了工作量，也阻礙了國(guó)內(nèi)開(kāi)放式軟數(shù)控系統(tǒng)的研究進(jìn)展。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)在開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇上，一直面臨著兩難的抉擇。

3 組件技術(shù)

OMAC是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，而OMAC所定義的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性、模塊化、可擴(kuò)展性、可伸縮性和標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立的接口的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)組件技術(shù)。關(guān)于組件技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)采用的主要方式是在Windows操作系統(tǒng)下采用微軟的組件對(duì)象模型(Component Object Module，COM)技術(shù)來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。所謂COM是由微軟提出的一種適合于分布式軟件模型的標(biāo)準(zhǔn)。這種系統(tǒng)將數(shù)控功能分成若干模塊，按COM標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)各模塊的具體功能，通過(guò)相互間的標(biāo)準(zhǔn)接口完成實(shí)際的任務(wù)。然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口卡把數(shù)控系統(tǒng)的軟件和機(jī)床連接起來(lái)，形成一套簡(jiǎn)潔、通用、具有很高開(kāi)放性的數(shù)控系統(tǒng)。

4 有限狀態(tài)機(jī)

CNC系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且具有不同層次實(shí)時(shí)性要求的多任務(wù)控制器。系統(tǒng)中每個(gè)對(duì)象的功能、行為、起始過(guò)程、以及它們之間相互操作的關(guān)系，在系統(tǒng)建模中都必須得到清晰的描述。目前最有效的手段就是有限狀態(tài)機(jī)(Finite State Machine，F(xiàn)SM)理論。有限狀態(tài)機(jī)由有限的狀態(tài)和相互之間的轉(zhuǎn)移構(gòu)成，在任何時(shí)候只能處于給定數(shù)目的狀態(tài)中的一個(gè)。FSM經(jīng)常被應(yīng)用于反應(yīng)式系統(tǒng)的建模。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的信息控制機(jī)床移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工操作，其行為是可預(yù)見(jiàn)的，屬于典型的反應(yīng)式系統(tǒng)，將外部輸入的信息表示為FSM的輸人事件，將機(jī)床的加工操作表示為FSM的動(dòng)作，因此，有限狀態(tài)機(jī)在開(kāi)放式軟數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中占有重要的地位。

5 數(shù)控系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度

組件技術(shù)和有限狀態(tài)機(jī)是OMAC體系結(jié)構(gòu)所引入的技術(shù)，而任務(wù)調(diào)度是任何體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)都要面臨的問(wèn)題。通常數(shù)控系統(tǒng)的操作任務(wù)包括管理和控制兩大部分。前者對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求不高，后者就具有強(qiáng)實(shí)時(shí)性的要求。早期的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中，缺少全面的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，對(duì)任務(wù)執(zhí)行的控制通常采用前后臺(tái)結(jié)構(gòu)或多重中斷結(jié)構(gòu)，而前后臺(tái)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是程序運(yùn)行時(shí)資源不能合理協(xié)調(diào)；多重中斷帶來(lái)的問(wèn)題是對(duì)硬件要求高，模塊的動(dòng)態(tài)調(diào)度性較差。為了解決上述問(wèn)題，目前的研究方向是采用實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度模式對(duì)數(shù)控任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一管理。這樣可以使系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中任務(wù)相互協(xié)調(diào)，提高資源利用率，且易于功能擴(kuò)展，是一種理想的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

加工模型的開(kāi)放性

在開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放性三大發(fā)展趨勢(shì)中，加工模型的開(kāi)放性占有十分重要的地位。目前，絕大多數(shù)商用數(shù)控系統(tǒng)加工所采用的數(shù)控程序都是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS06983的，它的特點(diǎn)是針對(duì)刀具和機(jī)床坐標(biāo)軸進(jìn)行編程，將以特征表示的零件高層信息處理成以點(diǎn)、線表示的底層幾何信息。但采用這種方式，一方面會(huì)造成復(fù)雜曲線曲面加工精度和制造效率的降低，不利于先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)高速高精加工的技術(shù)追求；另一方面，G代碼無(wú)法保存許多與零件設(shè)計(jì)、加工制造相關(guān)的原始信息，不利于現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化和集成化生成的目標(biāo)。由此，產(chǎn)生了復(fù)雜樣條曲線曲面直接插補(bǔ)技術(shù)，直至STEP-NC技術(shù)的誕生。

1 復(fù)雜樣條曲線曲面直接插補(bǔ)

早期對(duì)數(shù)控系統(tǒng)樣條曲線直接插補(bǔ)的研究是基于對(duì)傳統(tǒng)CNC插補(bǔ)算法的不足而開(kāi)展的。傳統(tǒng)CNC插補(bǔ)能力的不足主要體現(xiàn)為在加工復(fù)雜曲面零件時(shí)，從CAM軟件中將刀具路徑轉(zhuǎn)化到CNC系統(tǒng)中，會(huì)造成復(fù)雜曲線曲面加工精度和制造效率的降低，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)只支持直線和圓弧直接插補(bǔ)，在加工復(fù)雜曲線曲面時(shí)，CAM軟件不得不將復(fù)雜曲線離散成小直線段，正是這些小直線段造成了加工精度(離散后必然造成精度降低)和加工效率(每個(gè)小直線段都要加減速控制)的降低。而如果采用復(fù)雜曲線(如NURBS)直接插補(bǔ)算法，由于NURBS的特性，上述問(wèn)題都可以得到圓滿的解決。目前樣條曲線插補(bǔ)的難點(diǎn)主要集中在五坐標(biāo)樣條曲線插補(bǔ)上，主要技術(shù)難點(diǎn)是用什么樣的樣條曲線來(lái)表示刀具姿態(tài)。

2 STEP-NC

1991年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)頒布的工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(Standard for Exchange of Product model data，STEP)，利用STEP體系結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性，將其擴(kuò)展到制造領(lǐng)域，提出了STEP-NC(STEP-Compliant Data Interface for Numeric Controls)的概念和相關(guān)數(shù)據(jù)模型。STEP-NC數(shù)控程序與傳統(tǒng)數(shù)控程序之間的主要區(qū)別是前者一般只提供了產(chǎn)生刀具路徑所需的信息，而不直接提供刀具路徑。因此，基于STEP-NC的數(shù)控系統(tǒng)的難點(diǎn)在于除了要求數(shù)控系統(tǒng)能夠解釋STEP-NC程序之外，更重要的是要求數(shù)控系統(tǒng)要具有生成刀具路徑的能力。

從以上分析可以看出，數(shù)控系統(tǒng)NURBS直接插補(bǔ)算法與STEP-NC有著天然的聯(lián)系。筆者認(rèn)為，在加工模型的開(kāi)放性方面，國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究應(yīng)分以下步驟進(jìn)行：第一步，全面穩(wěn)定地支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS06983(這步已經(jīng)實(shí)現(xiàn))；第二步，使數(shù)控系統(tǒng)全面地支持以NURBS為代表的樣條曲線、曲面插補(bǔ)(這部分的研究在五坐標(biāo)、曲面插補(bǔ)上還不夠成熟)；第三步，研究并擴(kuò)充STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)，最終研制出全面支持STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。

總體上說(shuō)，未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行模式應(yīng)該是在對(duì)STEP-NC數(shù)控程序分析后，直接用NURBS曲線、曲面插補(bǔ)的方式完成加工。

硬件實(shí)施平臺(tái)的開(kāi)放性

1 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

國(guó)內(nèi)對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)硬件實(shí)施平臺(tái)研究的發(fā)展軌跡，大致經(jīng)歷了基于運(yùn)動(dòng)控制卡、基于嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)和基于通用PC(純軟件數(shù)控系統(tǒng))這3階段發(fā)展歷程。

國(guó)內(nèi)早期就開(kāi)始應(yīng)用，并且現(xiàn)在比較成熟的、針對(duì)特殊需求的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)即是所謂的“NC嵌入PC型”。其開(kāi)放性是通過(guò)調(diào)用嵌入到PC中的NC的控制器功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。這種系統(tǒng)的開(kāi)放性受到嵌入NC開(kāi)放性限制。但是由于目前如PMAC卡等相關(guān)的嵌入式NC產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)在搭建具有特殊需求(通常是專用機(jī))的數(shù)控系統(tǒng)時(shí)，通常選用這種方式。

從公開(kāi)的報(bào)道看，國(guó)內(nèi)比較成熟的數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)，如廣州數(shù)控和大連光洋的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，都是在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)這種基于嵌入式環(huán)境的數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性研究，國(guó)內(nèi)還只是停留在高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究的階段。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的硬件實(shí)施平臺(tái)構(gòu)建中，現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇是不可忽視的。因?yàn)殚_(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)通常要求以現(xiàn)場(chǎng)總線作為數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)之間的接口。而國(guó)內(nèi)在現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定、成熟的數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品方面，都落后于國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)廠家。國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動(dòng)之間的接口仍然采用“脈沖量或模擬量接口”標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足高速高精數(shù)控系統(tǒng)的通信要求。因而，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的落后，嚴(yán)重制約了我國(guó)開(kāi)放式軟數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。

從目前國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的研究上看，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的制定比較適合中國(guó)國(guó)情的方向是將以太網(wǎng)引入數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的傳輸速率要優(yōu)于國(guó)外成熟現(xiàn)場(chǎng)總線CAN和PROFIBUS等，同時(shí)，能夠使我國(guó)在缺少硬件方面核心技術(shù)的情況下，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，采用通用電子器件，打破國(guó)外對(duì)我國(guó)在現(xiàn)場(chǎng)總線方面的技術(shù)封鎖。另外一種比較先進(jìn)的技術(shù)是SERCOS接口技術(shù)，SERCOS是用于數(shù)字控制器與數(shù)字驅(qū)動(dòng)器之間的高速串行總線接口和數(shù)字交換協(xié)議。開(kāi)發(fā)者在掌握了SoftSERCANS提供的DLL函數(shù)以及相關(guān)的參數(shù)設(shè)置后，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)控制器和驅(qū)動(dòng)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究成果

從目前公開(kāi)報(bào)道的資料上看，國(guó)內(nèi)幾家大學(xué)和研究單位都進(jìn)行了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究。山東大學(xué)對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究涉及的領(lǐng)域比較全面，包括體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)總線和STEP-NC等。建立了Agent型的STEP-NC控制器的框架結(jié)構(gòu)，并以美國(guó)STEP TOOLS公司的底層軟件ST-Developer為開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了一個(gè)銑削程序的解釋器，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝規(guī)劃模型、數(shù)控加工數(shù)據(jù)庫(kù)和簡(jiǎn)單特征的仿真系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。華中科技大學(xué)在這方面的研究比較深入，在開(kāi)放式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度、基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口技術(shù)等方面，深入到了數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的底層核心、最前沿領(lǐng)域；在基于軟件芯片的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)方面比較有特色，把數(shù)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行抽象并進(jìn)行封裝，將數(shù)控軟件設(shè)計(jì)成具有通用接口可以重用的軟件芯片，每1個(gè)軟件芯片完成數(shù)控系統(tǒng)的1個(gè)獨(dú)立模塊的功能；并通過(guò)建立數(shù)控系統(tǒng)軟件芯片集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)軟件芯片進(jìn)行管理，用戶可以對(duì)軟件芯片庫(kù)進(jìn)行檢索以及維護(hù)，還可以添加自己制作的軟件芯片。北京航空航天大學(xué)提出了基于RT-Linux的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的概念。并在RT-Linux的系統(tǒng)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了基于組件的開(kāi)放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)以任務(wù)模塊作為系統(tǒng)功能單元，以虛擬模塊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)功能單元間的信息交換與同步，支持系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的良好開(kāi)放性。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，利用Windows、RTX、工業(yè)PC機(jī)和SoftSERCANS通訊卡作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線接口采用SERCOS標(biāo)準(zhǔn)，采用層級(jí)式有限狀態(tài)機(jī)模型作為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為模型，開(kāi)發(fā)了一套運(yùn)動(dòng)控制器軟件系統(tǒng)，該控制器架構(gòu)如圖2所示。并利用該軟件系統(tǒng)配置了2臺(tái)數(shù)控銑床樣機(jī)(分別為三坐標(biāo)和五坐標(biāo)，其中五坐標(biāo)機(jī)床樣機(jī)如圖3所示)，在這2臺(tái)工業(yè)樣機(jī)上進(jìn)行STEP-NC和多坐標(biāo)樣條曲線直接插補(bǔ)的研究工作，并完成了一系列加工試驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但還沒(méi)有達(dá)到成熟產(chǎn)品化的程度。從軟件的開(kāi)放性看，國(guó)內(nèi)應(yīng)該加大對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的研究，爭(zhēng)取盡早研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，為數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供良好穩(wěn)定的平臺(tái)；在加工數(shù)據(jù)模型的開(kāi)放性方面，國(guó)內(nèi)應(yīng)該進(jìn)一步完善復(fù)雜曲線曲面直接插補(bǔ)技術(shù)和STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的研究，爭(zhēng)取最終達(dá)到全面兼容STEP-NC，并直接用樣條曲線進(jìn)行插補(bǔ)的目標(biāo)；在硬件實(shí)施平臺(tái)的開(kāi)放性方面，主要是盡快制定一*場(chǎng)總線的統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并盡快形成產(chǎn)品，彌補(bǔ)我國(guó)在現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用方面的不足。

結(jié)束語(yǔ)

回顧國(guó)內(nèi)這十幾年艱辛的研究歷程，確實(shí)取得了一定的研究成果，但也留下一些遺憾和對(duì)現(xiàn)實(shí)的反思。

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)——包括操作系統(tǒng)Windows和實(shí)時(shí)內(nèi)核軟件RTX，目前國(guó)內(nèi)都沒(méi)有相關(guān)成熟的替代產(chǎn)品，雖然數(shù)控系統(tǒng)軟件本身?yè)碛凶灾髦R(shí)產(chǎn)權(quán)，可其運(yùn)行平臺(tái)卻不得不依賴國(guó)外的產(chǎn)品；下一代數(shù)控編程接口標(biāo)準(zhǔn)——STEP-NC，以及驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)場(chǎng)總線的接口協(xié)議——SERCOS，這2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定都和中國(guó)無(wú)關(guān)；與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的外圍技術(shù)和產(chǎn)品，包括高速電主軸、直線電機(jī)、與數(shù)控系統(tǒng)配套的CAD／CAM軟件等，無(wú)論在哪一個(gè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)都沒(méi)有可以和國(guó)際廠商水平相當(dāng)?shù)墓净蚱髽I(yè)。國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)及其相關(guān)領(lǐng)域的研究，核心技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、理論應(yīng)用研究滯后、產(chǎn)業(yè)化成果匱乏，總之，國(guó)內(nèi)開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)的發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)。

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)及開(kāi)放式數(shù)控機(jī)床的研究是當(dāng)前數(shù)控技術(shù)“帶有變革性”的重大發(fā)展方向，因?yàn)殚_(kāi)放計(jì)劃的實(shí)施，把世界上所有的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商都推到了同一起跑線。因此我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，堅(jiān)持走數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化的技術(shù)路線，跟蹤掌握數(shù)控技術(shù)的最新進(jìn)展，解決其中的關(guān)鍵技術(shù)，為新一代國(guó)產(chǎn)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。歷史多次證明，發(fā)展中國(guó)家要想趕超發(fā)達(dá)國(guó)家，應(yīng)該不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，只有擁有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，創(chuàng)造性的成果才能應(yīng)運(yùn)而生。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，國(guó)家應(yīng)該大力支持基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床必將擁有光輝的明天。