1. 研究目的与意义（文献综述）

随着制造业的不断发展，对于零件质量及加工效率的要求越来越高，从而对制造装备提出越来越高的要求。2015年，我国首次提出“中国制造2025”的宏大计划，其中“智能制造”是主攻方向。而数控机床是制造企业最重要的制造资源，是实现智能制造的重要基础。一般认为：智能机床应具有自感知、自分析、自适应、自维护、自学习等能力，并能够实现加工优化、实时补偿、智能测量、远程监控和诊断等功能，从而能够支持加工过程的高效运行。而数控系统是数控机床的“大脑”，是实现上述智能化应用的重要基础，因此对数控系统开发相关智能化应用显得尤为重要。

制造企业在产品开发和生产过程中，会产生大量的数据，这些数据通常符合大数据的种类繁多，变化较快，数据量较大，隐藏价值较为丰富等特点。其中，数控机床在加工过程中产生的大数据，可以有效反应出加工过程中数控机床的状态情况。对于数控机床大数据进行采集、处理、分析，一方面可以有效监控、优化加工过程，保证零件加工质量；另一方面，长期累积的加工大数据，可以进行数控机床健康保障和车间整体调度优化等智能化应用。lidong wang等^[1]指出生产传感器以亚秒级速度生成大量数据。使用合适的分析方法处理这些海量数据，以监控生产过程，并在生产质量受到实际影响之前，确定事件何时影响生产质量以及何时需要维护，以维持产品的高质量。ivankuric等^[2]利用统计方法和人工智能等智能分析工具进行数据挖掘，处理分析多标准诊断收集的数据，分析结果通过预测模型进行处理，然后得出最终预测结果。

加工过程中，数控系统中产生的大数据一方面包括机床内部数据，如光栅尺位置，主轴电流、指令信息，刀具信息等，另一方面，还包括机床外部传感器的数据，如：机床震动，机床热误差等。本研究主要针对数控系统内部数据进行采集与应用。

实现对数控系统数据应用的前提是实现对数控系统大数据的采集。目前，对数控系统大数据的采集方法主要有基于机床电气电路和基于机床通信接口两种方法。肖士利等^[3]研究了基于外接plc的数据采集方法，该方法通过外部的plc来获取数控机床电气电路的相关信号，实现对数控机床加工状态的实时采集，并设计了一个可从不同opc服务器读取数据的通用opc客户端。高飞等^[4]提出了一种分布采集集中管理的采集方案，该方案以嵌入式数据采集终端和手持移动数据采集器为采集平台，以上位机为管理平台。数控机床数据采集采用基于电气电路和基于opc规范两种方法，并基于rfid技术和条形码技术采集现场生产数据。徐永乐等^[5]提出了基于arm平台和嵌入式linux操作系统的机床数据采集平台。陈浩等^[6]为弥补华中8型现场总线对振动等传感器高频信号传输能力的不足，提出以华中8型数控系统中hio-1000总线io单元为依托，通过基于fpga 的模拟量信号采集卡hio-1073采集传感器数据，通过stm32的文件系统存储为特定格式的文件，而后通过usb传递至数控系统，实现对高频传感器信号的采集。宋杰等^[7]提出基于ncuc 总线技术的大数据采集平台，对其采集传输数据的过程进行了分析描述，总结并提出了基于数控机床大数据的新一代云数控服务平台。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

（1）数控系统控制原理及其架构；

（2）数控加工过程大数据产生机理及其分类（位置环、速度环、电流环、g指令等）；

（3）指令域大数据原理及其采集方法；

3. 研究计划与安排

02.26-03.04 文献查阅及翻译

03.05-03.11 撰写开题报告并上传

03.12-03.31 了解数控系统的控制原理，掌握加工过程大数据产生过程及作用；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]lidong wang, cheryl ann alexander. big data in design and manufacturingengineering [j]. american journal of engineering and applied sciences，2015，8（2）223-232.

[2] ivan kuric, ivan zaja#269;ko, miroslav císar. analyticalintelligence tools for multicriterial diagnostics of cnc machines [j]. advancesin science and technology research journal，2016，10（32）59-64.

[3] 肖士利. 数控机床状态数据实时采集与监视系统的研究开发［d］. 南京：南京航空航天大学，2008.