CN102749885B - 云数控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种云数控系统的实现方法，属于数控系统、并行信息处理、网络技术、工业控制技术领域，涉及数控加工、协同制造管理、并行控制、远程测控、故障诊断、网络通讯、自动控制、信号处理等专业领域。该方法用于实现具有在线误差综合补偿控制功能、CAD\CAPP\CAM\CNC集成功能、交互式协同配套装配加工控制功能的数控系统。云数控系统分为小云数控系统和大云数控系统两部分，其中小云数控系统主要针对单台数控加工设备内部控制，包括云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元；大云数控系统以小云数控系统为基础，通过协同配套加工控制子系统针对需要串行加工的单个工件和配套装配的不同工件进行加工的多台数控加工设备之间的交互式协同加工。

Description

云数控系统
所属技术领域
本发明涉及一种基于“云计算”模式、分布式网络实时并行处理的数控系统实现方法，属于数控系统、并行信息处理、网络技术、工业控制技术领域，涉及数控加工、协同制造管理、并行控制、远程测控、故障诊断、网络通讯、自动控制、信号处理等专业领域。
背景技术
数控系统从1952年诞生的第一代电子管数控系统开始，经历了第二代晶体管数控系统、第三代集成电路数控系统、第四代小型计算机数控系统、第五代微型计算机数控系统，目前已经进入了第六代个人电脑(PC)数控系统。PC数控是自数控技术诞生以来最具深远意义的一次飞跃。与第五代数控系统的最大不同之处在于，PC数控系统的硬件平台和软件平台是完全通用的。虽然第五代数控系统也称为计算机数控系统，但这种数控系统的计算机是专用的，需由数控系统生产厂家自行开发和生产，即不仅其硬件系统需由数控系统生产厂家在购买来微处理器芯片和其他元器件的基础上自行设计制造，而且连操作系统等基础性软件系统也需要根据专用硬件的特点自行开发。由于开发和制造计算机并不是数控生产厂家的强项，因此造成开发周期长、更新换代慢、性能难以达到最佳、开发和生产成本高等问题。而第六代以PC为平台的通用计算机数控系统则完全避免了专用计算机数控系统的这些不足，使计算机数控技术的发展走上了更加坚实、宽广、快速的道路。以前的数控系统主要是以运动控制为核心目标，主要的控制对象是多个运动轴的电气驱动系统和主轴的电气驱动系统，通过接受加工编程指令，实现简单或复杂的运动轨迹控制，从而实现数控加工工作。
近年来，随着先进制造的需求不断提高，仅仅以运动控制为核心目标已经无法满足越来越复杂的高速、高精度要求，以及新的生产模式的提升需求，主要有以下几个方面的表现：
a)数控系统不仅要完成加工设备的控制与管理，还需要实时、在线参与到企业内部、企业之间的管理、协同工作中，同时还必须满足CAD\CAPP\CAM功能的集成需求，这些都要求数控系统具有更强大的数据处理、实时控制、分布式测控、通讯处理、并行处理能力；
b)随着数控机床及其它数控加工设备的复杂性越来越高，仅仅只以运动控制为目标是远远不够的，更多的功能需求被提出来，如复杂加工过程中的各种高级组合控制功能(各种不同被加工材料的温度、振动、张力、应力、形变等控制和补偿功能)，刀具切削过程中磨损的在线自动补偿功能，机床加工过程中的在线温度补偿，被加工工件的各种性能参数在线检测功能，复合加工组合控制功能(车、铣、钻、镗、磨、卷绕、挤压等加工功能)，复杂加工在线仿真及验证功能，数控机床在线监测和故障处理功能，数控系统在线升级和技术支持功能等；
c)先进制造领域的不断发展，从企业内部的计算机集成制造系统，到企业之间的协同制造系统——敏捷制造系统，再到近两年刚提出来的“云制造”模式，都对数控系统提出了更高的要求，即对柔性协同制造能力的要求。柔性协同制造能力的要求，不仅是以前提出的工件通过柔性生产线来进行分步实现的要求，更包括了对于需要进行配套装配的工件之间的匹配加工的更高需求。
针对以上需求，数控系统不仅要完成单台设备内部的各种运动控制、组合控制、复合控制需要，还需要具有与CAD\CAPP\CAM的集成能力，并且需要具备与其它设备之间的协同控制、匹配控制等功能，才能进一步满足先进制造的提升需求。
发明内容
本发明提供一种云数控系统，用于单台数控加工设备的控制，其特征在于：该云数控系统包括云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络，其中，
云控制核心节点主要实现人机操作和主控功能，实现各种复杂的信号处理、组合控制和复合控制算法的运算与控制指令输出，远程通讯、协调管理操作功能，云控制核心节点包括第一PC子系统、第二PC子系统、第三PC子系统和第四PC子系统，第一至第四PC子系统分别实现主控功能、实时控制功能、远程通讯管理功能、冗余控制功能；
云测控子节点主要完成各种部件的运行状态信号检测和微调控制信号的产生，同时接受云控制核心节点的协调、管理、控制指令，其中一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现交互式协作测控功能；
微调控制单元接受云测控子节点的指令完成对各自针对数控加工设备内部部件的微调控制执行操作；
实时通讯网络构成云控制核心节点内部、云控制核心节点与云测控子节点之间、云测控子节点之间的在线数据传递功能；
在线互联网络完成云控制核心节点与外部相关组件之间的通讯功能。
进一步地，第一PC子系统包括人机接口\主控处理\冗余处理软件模块、协同配套加工修正信息处理软件模块、加工轨迹修正控制软件模块、插补控制软件模块和云测控子节点反馈信息处理软件模块，第一PC子系统为云控制核心节点并行处理主程序运行机，与其他PC子系统进行并行处理，并行处理数据链路实现数据交互；
第二PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第二PC子系统服从第一PC子系统的监控与管理；
第三PC子系统包括远程生产管理软件模块、远程编程服务软件模块、远程技术服务软件模块、远程状态监测和故障处理软件模块，实现远程生产调度管理、远程状态监测和故障诊断、远程编程、远程技术支持和技术升级功能；
第四PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第四PC子系统作为第二PC子系统的冗余系统，在第二PC子系统出现故障时，通过第一PC子系统的调度控制，实现快速切换，从而避免加工过程的不连续情况和事故的出现。
进一步地，云控制核心节点还包括可扩展的第五PC子系统，所述第五PC子系统包括CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块，实现CAD\CAPP\CAM\CNC集成一体化流程的功能。
进一步地，云测控子节点包括核心控制器和具备独立测控功能的多个I/O模块，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模块实现各需检测信号的采集，通过信号处理和数据融合处理提取补偿信号，接受其它相关云测控子节点的反馈信号进行综合处理，将处理结果通过实时总线通讯反馈到云控制核心节点，接受云控制核心节点发送的微调指令，并进一步处理成具体控制指令发送给所在部件的微调驱动单元；各个I/O模块主要完成动态、在线采集传感器信号，并将信号传送给核心控制器，并接受核心控制器的控制命令对微调驱动单元发送控制输出信号。云测控子节点间根据具体关联关系，互相交换状态信息数据，并根据彼此之间的位置关系和运动控制要求实现在云测控子节点内部独立的修正控制，这种云测控子节点内部的自行修正控制也通过发送指令到微调驱动单元来实现，微调的状态数据同时反馈给云控制核心节点和与其关联的其它云测控子节点作为进一步修正的反馈信息。
本发明还提供另一种云数控系统，用于多台数控加工设备的协同配套加工控制，其特征在于：该云数控系统包括协同配套加工控制子系统、云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络、在线互联网络，其中，
协同配套加工控制子系统主要完成不同的设备之间的交互式协同加工功能。协同配套加工控制子系统的功能主要包括获取被加工工件在上一个加工步骤中最终的加工误差信息，提供给云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元，使其根据实际加工精度要求进行修正控制；在加工过程中，在线获取由云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络共同实时获得的各种运行状态参数，进一步采取数据融合分析出工件在线加工中的实时加工误差，并预测随后的在线加工误差，将这些信息实时传递给需要配套装配工件的数控加工设备，同时接受配套装配工件数控加工设备传递过来的对应信息，进行分析处理后提供给小云数控系统进行修正控制；并在工件加工完成后通过现场测量方式将被加工工件的最终误差传递给完成下一个加工步骤的数控加工设备的云数控系统，以优化下一步的加工工作。
云控制核心节点主要实现人机操作和主控功能，实现各种复杂的信号处理、组合控制和复合控制算法的运算与控制指令输出，远程通讯、协调管理操作功能，云控制核心节点包括第一PC子系统、第二PC子系统、第三PC子系统和第四PC子系统，第一至第四PC子系统分别实现主控功能、实时控制功能、远程通讯管理功能、冗余控制功能；
云测控子节点主要完成各种部件的运行状态信号检测和微调控制信号的产生，同时接受云控制核心节点的协调、管理、控制指令，其中一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现交互式协作测控功能；
微调控制单元接受云测控子节点的指令完成对各自针对数控加工设备内部部件的微调控制执行操作；
实时通讯网络构成云控制核心节点内部、云控制核心节点与云测控子节点之间、云测控子节点之间的在线数据传递功能；
在线互联网络完成云控制核心节点与外部相关组件之间的通讯功能；
协同配套加工控制子系统的软件部分包括远程通讯软件模块、数据分析及修正算法软件模块、串行处理软件模块和并行处理软件模块。其中：
远程通讯软件模块用于与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互；
数据分析及修正算法软件模块用于根据远程通讯软件模块与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互的获得的各种信息，以及本台数控加工设备中小云数控系统获得的各种在线加工参数和状态信息，进行加工轨迹的分析和修正处理；
串行处理软件模块和并行处理软件模块用于将数据分析和修正算法软件模块的处理结果分别进行独立处理，获得串行加工和并行配套装配加工所需的数据格式，首先传送给本台数控加工设备中小云数控系统的主控子系统中的协同配套加工修正信息处理软件模块进一步执行后续工作，同时返回给数据分析及修正算法软件模块，再通过远程通讯软件模块传送给与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互。
进一步地，第一PC子系统包括人机接口\主控处理\冗余处理软件模块、协同配套加工修正信息处理软件模块、加工轨迹修正控制软件模块、插补控制软件模块和云测控子节点反馈信息处理软件模块，第一PC子系统为云控制核心节点并行处理主程序运行机，与其他PC子系统进行并行处理，并行处理数据链路实现数据交互；
第二PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第二PC子系统服从第一PC子系统的监控与管理；
第三PC子系统包括远程生产管理软件模块、远程编程服务软件模块、远程技术服务软件模块、远程状态监测和故障处理软件模块，实现远程生产调度管理、远程状态监测和故障诊断、远程编程、远程技术支持和技术升级功能；
第四PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第四PC子系统作为第二PC子系统的冗余系统，在第二PC子系统出现故障时，通过第一PC子系统的调度控制，实现快速切换，从而避免加工过程的不连续情况和事故的出现。
进一步地，云控制核心节点还包括可扩展的第五PC子系统，所述第五PC子系统包括CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块，实现CAD\CAPP\CAM\CNC集成一体化流程的功能。
进一步地，云测控子节点包括核心控制器和具备独立测控功能的多个I/O模块，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模块实现各需检测信号的采集，通过信号处理和数据融合处理提取补偿信号，接受其它相关云测控子节点的反馈信号进行综合处理，将处理结果通过实时总线通讯反馈到云控制核心节点，接受云控制核心节点发送的微调指令，并进一步处理成具体控制指令发送给所在部件的微调驱动单元；各个I/O模块主要完成动态、在线采集传感器信号，并将信号传送给核心控制器，并接受核心控制器的控制命令对微调驱动单元发送控制输出信号。云测控子节点间根据具体关联关系，互相交换状态信息数据，并根据彼此之间的位置关系和运动控制要求实现在云测控子节点内部独立的修正控制，这种云测控子节点内部的自行修正控制也通过发送指令到微调驱动单元来实现，微调的状态信息同时反馈给云控制核心节点和与其关联的其它云测控子节点作为进一步修正的反馈信息。
附图说明
图1为云数控系统结构图；
图2为云数控系统数据流图；
图3为大云数控系统实现数据流图。
其中：
101主控功能子系统102实时控制功能子系统103远程管理功能子系统
104冗余控制功能子系统105CAD\CAPP\CAM集成功能扩展子系统106协同配套加工控制子系统
107，108，109云测控子节点110，111，112微调驱动单元113实时通讯数据链路
114远程通讯数据链路115，116，117传感器组118，119，120直接驱动单元
121，122，123实时总线驱动单元124远程生产调度管理中心125远程加工编程服务中心
126远程技术支持服务中心127远程状态监测和故障诊断中心
201小云数控核心节点主控功能子系统202小云数控核心节点实时控制功能子系统
203小云数控核心节点远程管理功能子系统204小云数控核心节点冗余控制功能子系统
205小云数控核心节点CAD\CAPP\CAM集成功能扩展子系统206协同配套加工控制子系统
207，208，209云测控子节点210，211，212微调驱动单元
213，214，215传感器组216，217，218实时总线驱动单元
219，220，221直接驱动单元222远程生产调度管理中心
223远程加工编程服务中心224远程技术支持服务中心225远程状态监测和故障诊断中心
301，302，303执行一个工件的顺序加工流程的数控加工设备所配云数控系统
304，305，306另一个工件的顺序加工流程的数控加工设备所配云数控系统
具体实施方式
本发明专利公开了一种“云数控系统”的实现方法。云数控体系分两个层面，一是单台设备内部，二是配套加工设备之间。首先将单台数控加工设备作为子单元，对于子单元加工设备中除数控系统外的各主要部件，如数控机床内的电机、机械运动部件、底座、工作台等全部加装各类基于嵌入式系统的测控单元和微调单元，实现“小云节点”，获得各独立部件的在线运动状态参数，并进一步在线调整各部件的运行状态，同时将各部件运动状态参数反馈回基于PC架构且具有强大数据处理能力的数控系统，进行状态分析和动态反馈微调控制，实现单台设备内部的“小云数控”，单台设备内部的“小云数控”系统同时具备CAD\CAPP\CAM集成功能、远程通讯功能、生产管理协调功能等，以充分提高单台数控加工设备的加工性能；其次，在加工过程中，在线获取单台设备“小云数控”的各种状态参数和加工工件的最终尺寸及误差，首先通过协同通讯网络将这些参数发送给该工件的下一个采用“小云数控”的加工设备以优化进一步的后续加工工作，同时通过协同通讯网络传递给与该工件将进行配套装配的其它工件的加工设备独立“小云数控”系统，进一步在线调整配套工件加工的加工误差，从而实现新的“大云数控”。
1)小云数控系统
小云数控系统主要由云控制核心节点、云测控子节点和微调驱动单元组成，通过实时通讯网络互联形成小云数控系统，同时通过在线互联网络形成与外部相关组件的通讯工作。
其中，云控制核心节点主要实现人机操作和主控功能，各种复杂的信号处理、组合控制和复合控制算法的运算与控制指令输出，远程通讯、协调管理操作，CAD\CAPP\CAM集成操作等功能的实现；云测控子节点主要完成数控加工设备内部各种部件的运行状态信号检测和微调控制信号的产生，同时接受云控制核心节点的协调、管理、控制指令，其中一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现“交互式协作测控”功能；微调控制单元接受云测控子节点的指令完成对各自针对部件的微调控制执行操作；实时通讯网络构成云控制核心节点内部、云控制核心节点与云测控子节点之间、云测控子节点之间的在线数据传递功能；在线互联网络完成云控制核心节点与外部相关组件之间的通讯功能。
a)云控制核心节点
云控制核心节点采用开放式、软件化PC+I/O结构数控系统为基础，充分发挥开放式、软件化PC数控系统所具备的超强计算能力、通讯能力、扩展能力。云控制核心节点基本结构包括四套独立工业PC子系统，同时具备根据需求扩展更多独立PC系统的能力，这四套独立工业PC子系统分别实现主控功能、实时控制功能、远程通讯管理功能、冗余控制功能，彼此之间采用实时通讯总线互联，形成并行处理模式，完成核心的加工程序编译、多轴运动轨迹插补、加减速控制、刀具补偿控制、机床误差综合补偿控制、复合控制、远程加工调度管理等功能，并通过扩展第五套工业PC子系统完成CAD\CAPP\CAM的集成功能，且可根据深入的需求进一步扩展多套工业PC子系统实现其它相关功能，如在线尺寸和精度检测、三维逆向功能等。
其中，第一套完成主控功能的工业PC子系统(子系统1)主要完成的功能包括人机交互、数控加工程序编译、数控加工代码检查和仿真验证、系统软/硬件自定义配置和外接扩展接口、实时总线通讯(与云控制核心节点内其它子系统，且与云测控子节点实现)、复杂信号处理\组合控制\复合控制算法运算、远程管理\调度\协调等相关功能，可以选择采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多种计算机通用总线体系结构，配以各种总线通讯功能板卡和多功能I/O板卡用于功能实现；该子系统软件部分主要包括人机接口\主控处理\冗余处理软件模块、协同配套加工控制子系统修正信息处理软件模块、加工轨迹修正控制软件模块、插补控制软件模块和云测控子节点反馈信息处理软件模块等；该子系统为云控制核心节点并行处理主程序运行机，与其他子系统进行并行处理，并行处理数据链路实现数据交互。
其中，第二套完成实时控制功能的工业PC子系统(子系统2)主要完成的功能包括多轴运动轨迹插补、加减速控制、刀具补偿控制、机床误差综合补偿控制(与云测控子节点配合实现)、复合控制(与云测控子节点配合实现)、实时总线通讯(与云控制核心节点内其它子系统，且与云测控子节点实现)等功能，采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多种计算机通用总线体系结构，配以各种总线通讯功能板卡和多功能I/O板卡用于功能实现对直接驱动单元和实时总线驱动单元的控制；该子系统软件部分主要包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块；该子系统服从子系统1的监控与管理，与子系统1实时并行工作。
其中，第三套完成远程管理功能的工业PC子系统(子系统3)主要完成的功能包括远程生产调度管理、远程状态监测和故障诊断、远程编程、远程技术支持和技术升级等功能，从而实现异地、远距离的各种服务中心提供的各种服务功能；该子系统软件部分包括远程生产管理软件模块、远程编程服务软件模块、远程技术服务软件模块、远程状态监测和故障处理软件模块；该子系统可以跟子系统1、2、4和扩展子系统5进行并行处理，将远程服务功能在其它子系统中具体实现。
其中，第四套完成冗余控制功能的工业PC子系统(子系统4)主要作为子系统2的冗余系统，在子系统2出现问题的时候，通过子系统1的调度控制，实现快速切换，从而避免加工过程的不连续情况和事故的出现。该子系统的具体硬件配置同子系统2。
其中，第五套完成CAD\CAPP\CAM集成功能的工业PC子系统(扩展子系统5)主要运行CAD\CAPP\CAM软件，包括CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块，实现CAD\CAPP\CAM\CNC集成一体化流程的功能。
b)云测控子节点
云测控子节点安装在数控机床和数控加工设备各组成部件内部，进行动态、在线检测的信号包括速度、位移、加速度、振动、冲击、温度、电压、电流、力矩、变形、应力等，采用的传感器主要由电、磁、光学、应力应变、流量、压力等组成，将补偿信号反馈到“云控制核心节点”形成大闭环补偿控制，也可以经过交叉耦合控制方式实现各子节点之间的微调驱动控制。一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，如对于几个主运动轴的电机驱动部分的云测控子节点，可以采取接收云控制核心节点的指令，直接进行电机驱动输出，并优化电机驱动电气参数的方式。
云测控子节点由于需要安装在数控机床和数控加工设备各组成部件内部，必须保证具有体积小、安装方便、可靠性高、实时通讯灵活等特点，因此主要采用嵌入式系统为基础进行实现，采用模块化结构设计，即由核心控制器加各完成独立测控功能的I/O模块来组成，根据不同的需求调整I/O模块的类型和数量来实现。
其中，云测控子节点的核心控制器需要完成的功能包括控制各I/O分模块实现各需检测信号的采集，通过信号处理和数据融合处理提取补偿信号，接受其它相关云测控子节点的反馈信号进行综合处理，将处理结果通过实时总线通讯反馈到云控制核心节点，接受云控制核心节点发送的微调指令，并进一步处理成具体控制指令发送给所在部件的微调驱动单元等。云测控子节点间根据具体关联关系，互相交换状态信息数据，并根据彼此之间的位置关系和运动控制要求实现在云测控子节点内部独立的修正控制，这种云测控子节点内部的自行修正控制也通过发送指令到微调驱动单元来实现，微调的状态信息同时反馈给云控制核心节点和与其关联的其它云测控子节点作为进一步修正的反馈信息。
其中，云测控子节点的各独立I/O模块主要完成动态、在线采集由电、磁、光学、应力应变、流量、压力等传感器检测的速度、位移、加速度、振动、冲击、温度、电压、电流、力矩、变形、应力等信号，传送给云测控子节点核心控制器，并接受云测控子节点核心控制器的控制命令对微调驱动单元发送控制输出信号等。
其中，云测控子节点的软件部分主要包括状态测试软件模块、微调控制软件模块和交叉耦合控制软件模块。
c)微调驱动单元
云测控子节点的微调驱动单元主要完成的功能包括接受云测控子节点的控制输出信号，实现各机械部分的微调驱动(如自动间隙补偿驱动、自动配重调整、温度调整驱动等)、电气元件的运行参数优化、运动轨迹微调优化等功能。
微调驱动单元主要采取的方式有运动驱动方式、温度调整方式、电气参数优化、运动轨迹微动驱动等，涉及的结构种类很多，包含电气部件、机械部件、冷却\升温部件、微动部件等。
小云数控系统的实现，也需要有数控加工设备的设计和制造基础，因为云测控子节点的出现，改变了传统数控加工设备的组成结构，变整体式为模块式，将传统的机械部件植入了具有电子调节和反馈控制的测控单元，为数控加工设备增加了更多的“活力”，也就会进一步提升数控加工设备的灵活性与加工性能。
小云数控系统的关键是以开放式、软件化结构多通用工业PC并行处理的PC数控系统为核心节点，配合更多嵌入式系统子节点，形成新型的“云计算”和“云控制”结构，加上变被动为主动的将加工设备内部各组成部件配套动态检测和微调单元，彻底改变了传统数控系统的结构。
2)大云数控系统
相对于“小云数控系统”直接针对单台数控加工设备的整体控制，“大云数控系统”则将注意力放到了“云制造”模式中虚拟动态联盟企业内部各独立数控加工设备之间的协同配套加工控制上。
传统的生产流程中，一个完整的部件需要很多零件单独加工，然后最终组装到一起，每个零件都按照图纸设计的尺寸及公差来进行加工，零件通过检验符合尺寸和公差要求，就成为合格品，可以与其它零件进行组装。但公差本身就是一个范围，因此就具有一定的不确定性，以最简单的孔与轴的配合为例，假设轴的尺寸公差为孔的尺寸公差为而一根加工好的轴尺寸为φ100，与之配套的孔的尺寸为φ100.01，这样的组装成为了间隙配合；而另一根加工好的轴尺寸为φ100.01，而与之配套的孔的尺寸为φ100，这样的组装则成为了过盈配合。这样的两套轴与孔在实际应用中的效果差别还是比较大的。实际加工生产中，越是复杂的零件组装，越会出现这样的问题，因此经常会有一个零件不行，换另一个上就可以，但这次组装效果不好的零件与其它配套反而又好用了的现象，这种不确定性实际上对装配的质量和效率是有一定不利影响的。因此近年来对于高精度加工的需求越来越猛烈，但高精度加工需要的成本很高，如何既满足装配要求，又不需要太高成本，这就成为了不好解决的问题。这一切都跟实际加工中的许多因素有关，但关键问题在于组装在一起的不同零件实际上是“背对背”独立加工的，因此造成了这种不确定性的存在。
针对这样的问题，本发明提出了“大云数控系统”的实现方法，即利用“小云数控系统”具备的在零件加工过程中动态、在线监测的功能，将零件的动态加工参数及误差在线、实时传递给加工与之配套零件的数控加工设备或对该工件进行下一个加工步骤的数控加工设备，实现“交互式协同加工”的新型生产模式，也可以将这种加工模式简单称为“虚拟装配在线加工模式”。
“大云数控系统”必须以“小云数控系统”为基础，由于“小云数控系统”是采用开放式、软件化结构多通用工业PC并行处理的PC数控系统为核心节点，因此很容易扩展一套独立的工业PC用作远程交互协作加工，实现协同配套加工控制子系统，这套协同配套加工控制子系统也与“小云数控系统”内部的其它工业PC并行工作且数据共享，进一步保证了“交互式协同加工”实现的可行性。
大云数控系统的功能主要包括获取被加工工件在上一个加工步骤中最终的加工误差信息，提供给小云数控系统，使其根据实际加工精度要求进行修正控制；在加工过程中，在线获取小云数控系统实时获得的各种运行状态参数，进一步采取数据融合分析出工件在线加工中的实时加工误差，并预测随后的在线加工误差，将这些信息实时传递给需要配套装配工件的数控加工设备，同时接受配套装配工件数控加工设备传递过来的对应信息，进行分析处理后提供给小云数控系统进行修正控制；并在工件加工完成后通过现场测量方式将被加工工件的最终误差传递给完成下一个加工步骤的数控加工设备的云数控系统，以优化下一步的加工工作。
大云数控系统是在小云数控系统的基础上再配加一台独立的工业PC系统(协同配套加工控制子系统6)，以小云数控系统的实时通讯网络和远程互联网络为通讯基础实现以上功能。
协同配套加工控制子系统的软件部分主要包括远程通讯软件模块、数据分析及修正算法软件模块、串行处理软件模块和并行处理软件模块。其中：
远程通讯软件模块用于与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互；
数据分析及修正算法软件模块用于根据远程通讯软件模块与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互的获得的各种信息，以及本台数控加工设备中小云数控系统获得的各种在线加工参数和状态信息，进行加工轨迹的分析和修正处理；
串行处理软件模块和并行处理软件模块用于将数据分析和修正算法软件模块的处理结果分别进行独立处理，获得串行加工和并行配套装配加工所需的数据格式，首先传送给本台数控加工设备中小云数控系统的主控子系统中的协同配套加工修正信息处理软件模块进一步执行后续工作，同时返回给数据分析及修正算法软件模块，再通过远程通讯软件模块传送给与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互。
“大云数控”的关键技术之一实际上是如何充分利用“小云数控系统”获得的对方设备动态加工信息通过数据融合方式获得真实零件的加工误差，并预测对方零件加工的下一步可能误差，从而及时调整自身的“小云数控系统”，并反馈给对方信息，驱使对方也进一步调整加工过程。
“大云数控”同时需要采用交叉耦合、自学习和同步控制算法来实现“交互式”控制功能，以保证多方动态优化和完善加工过程，最终达到“全局最优”的结果。
“大云数控”模式，可以有效提高不同数控加工设备由于各种因素造成的零件匹配误差问题，避免“背对背加工”最终造成的组装和装配精度差、修配周期长、返修或二次加工等问题。
“大云数控”的提出，已经超越了传统意义上的数控系统定义，进入了“云制造”模式中质量保证体系的范畴，它的实现，将为“云制造”模式的真正有效使用提供一个生产设备层面的坚实基础。
这种新的“云数控体系”实现技术，不仅对某一企业内部生产设备之间质量管理，而且对敏捷制造和“云制造”中各虚拟动态联盟企业内部的生产设备层质量管理有机整合在一起，通过和分布式“云计算”控制和在线误差传递方式，有效提高各被加工部件的加工精度和与其它工件的整体装配精度，对于环境因素、加工工艺、单台设备精度、安装精度、刀具精度等各方面产生的综合误差影响提供了一个崭新的有效控制手段，避免了“背对背加工”造成的组装和装配精度差、修配周期长、返修或二次加工等问题的出现，实现了众多配套的独立加工设备之间的交互式协同加工的模式，同时对生产管理层进行调整和完善配套加工的质量提供了良好的反馈手段。
云数控系统分为小云数控系统和大云数控系统两部分，下面分别进行介绍。
1、小云数控系统
小云数控系统由云控制核心节点、云测控子节点和微调驱动单元组成，主要完成单台数控加工设备的控制功能。云控制核心节点主要实现人机操作和主控功能，各种复杂的信号处理、组合控制和复合控制算法的运算与控制指令输出，远程通讯、协调管理操作，CAD\CAPP\CAM集成操作等功能的实现；云测控子节点主要完成数控加工设备内部各种部件的运行状态信号检测和微调控制信号的产生，同时接受云控制核心节点的协调、管理、控制指令，其中一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现“交互式协作测控”功能；微调控制单元接受云测控子节点的指令完成对各自针对部件的微调控制执行操作；实时通讯网络构成云控制核心节点内部、云控制核心节点与云测控子节点之间、云测控子节点之间的在线数据传递功能；在线互联网络完成云控制核心节点与外部相关组件之间的通讯功能。
1)云控制核心节点
云控制核心节点采用开放式、软件化PC+I/O结构数控系统为基础，充分发挥开放式、软件化PC数控系统所具备的超强计算能力、通讯能力、扩展能力。云控制核心节点基本结构包括四套独立工业PC子系统，同时具备根据需求扩展更多独立PC系统的能力，这四套独立工业PC子系统分别实现主控功能、实时控制功能、远程通讯管理功能、冗余控制功能，彼此之间采用实时通讯总线互联，形成并行处理模式，完成核心的加工程序编译、多轴运动轨迹插补、加减速控制、刀具补偿控制、机床误差综合补偿控制、复合控制、远程加工调度管理等功能，并通过扩展第五套工业PC子系统完成CAD\CAPP\CAM的集成功能，且可根据深入的需求进一步扩展多套工业PC子系统实现其它相关功能，如在线尺寸和精度检测、三维逆向功能等。
在图1中，小云数控系统的云控制核心节点主要包括101、102、103、104、105、113、114几个部分，其中：
101为主控功能子系统，主要完成的功能包括人机交互、数控加工程序编译、数控加工代码检查和仿真验证、系统软/硬件自定义配置和外接扩展接口、实时总线通讯(与云控制核心节点内其它子系统，且与云测控子节点实现)、复杂信号处理\组合控制\复合控制算法运算、远程管理\调度\协调等相关功能，可以选择采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多种计算机通用总线体系结构，配以各种总线通讯功能板卡和多功能I/O板卡用于功能实现；该子系统软件部分主要包括人机接口\主控处理\冗余处理软件模块、协同配套加工修正信息处理软件模块、加工轨迹修正控制软件模块、插补控制软件模块和云测控子节点反馈信息处理软件模块等；该子系统为云控制核心节点并行处理主程序运行机，与其他子系统进行并行处理，并行处理数据链路实现数据交互。
102为实时控制功能子系统，主要完成的功能包括多轴运动轨迹插补、加减速控制、刀具补偿控制、机床误差综合补偿控制(与云测控子节点配合实现)、复合控制(与云测控子节点配合实现)、实时总线通讯(与云控制核心节点内其它子系统，且与云测控子节点实现)等功能，采用PCI、PCIE、ISA、Compact-PCI、PXI、VXI等多种计算机通用总线体系结构，配以各种总线通讯功能板卡和多功能I/O板卡用于功能实现对直接驱动单元(118、119、120)和实时总线驱动单元(121、122、123)的控制；该子系统软件部分主要包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块；该子系统服从子系统1的监控与管理，与子系统101实时并行工作。
103为远程管理功能子系统，主要完成的功能包括远程生产调度管理、远程状态监测和故障诊断、远程编程、远程技术支持和技术升级等功能，从而实现异地、远距离的各种服务中心提供的各种服务功能；该子系统软件部分包括远程生产管理软件模块、远程编程服务软件模块、远程技术服务软件模块、远程状态监测和故障处理软件模块；该子系统可以跟子系统101、102、104和扩展子系统105进行并行处理，将远程服务功能在其它子系统中具体实现。
104为冗余控制功能子系统，主要作为子系统102的冗余系统，在子系统102出现问题的时候，通过子系统101的调度控制，实现快速切换，从而避免加工过程的不连续情况和事故的出现。该子系统的具体硬件配置同子系统102。
105为CAD\CAPP\CAM集成功能的工业PC子系统，主要运行CAD\CAPP\CAM软件，包括CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块，实现CAD\CAPP\CAM\CNC集成一体化流程的功能。
113为实时通讯数据链路，采用实时通讯总线实现云控制核心节点内部101、102、103、104、105之间，及与云测控子节点和协同配套加工控制子系统之间的实时通讯功能。
114为远程通讯数据链路，采用有线或无线互联网络实现云控制核心节点中103与各远程服务中心124(远程生产调度管理中心)、125(远程加工编程服务中心)、126(远程技术支持服务中心)、127(远程状态监测和故障诊断中心)之间的远程通讯功能，以及协同配套加工控制子系统106和与之配套加工的其它云数控系统之间的远程通讯功能。
124为远程生产调度管理中心，它根据调度管理中心具体需求提供调度指令，发给子系统103实现远程加工调度管理。
125为远程加工编程服务中心，它可以根据用户具体需求，将定制的加工程序发送到子系统103，由子系统103转发给子系统101，帮助用户实现特定工件的加工编程服务。
126为远程技术支持服务中心，它可以根据用户具体需求，进行各种技术支持服务，并可以提供技术升级服务。
127为远程状态监测和故障诊断中心，它根据子系统101和102结合云测控子节点对加工设备整体进行的状态监测和故障预处理，实现远程状态监测和故障诊断、分析、处理的功能。
2)云测控子节点
云测控子节点安装在数控机床和数控加工设备各组成部件内部，进行动态、在线检测的信号包括速度、位移、加速度、振动、冲击、温度、电压、电流、力矩、变形、应力等，采用的传感器主要由电、磁、光学、应力应变、流量、压力等组成，将补偿信号反馈到“云控制核心节点”形成大闭环补偿控制，也可以经过交叉耦合控制方式实现各子节点之间的微调驱动控制。一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，如对于几个主运动轴的电机驱动部分的云测控子节点，可以采取接收云控制核心节点的指令，直接进行电机驱动输出，并优化电机驱动电气参数的方式。
在图1中，107、108、109分别代表安装在不同数控加工设备各部件上的云测控子节点，115、116、117为与云测控子节点配套的传感器组。
云测控子节点由核心控制器加各完成独立测控功能的I/O模块来组成，根据不同的需求调整I/O模块的类型和数量来实现在线状态检测功能和对微调驱动单元的控制功能。各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现交互式协作测控功能，云测控子节点间根据具体关联关系，互相交换状态信息数据，并根据彼此之间的位置关系和运动控制要求实现在云测控子节点内部独立的修正控制，这种云测控子节点内部的自行修正控制也通过发送指令到微调驱动单元来实现，微调的状态信息同时反馈给云控制核心节点和与其关联的其它云测控子节点作为进一步修正的反馈信息。
3)微调驱动单元
云测控子节点的微调驱动单元主要完成的功能包括接受云测控子节点的控制输出信号，实现各机械部分的微调驱动(如自动间隙补偿驱动、自动配重调整、温度调整驱动等)、电气元件的运行参数优化、运动轨迹微调优化等功能。在图1中110、111、112分别代表安装在不同数控加工设备各部件上与云测控子节点配套的微调驱动单元。
2、大云数控系统
大云数控系统主要完成不同的设备之间的“交互式协同加工”功能。大云数控系统的功能主要包括获取被加工工件在上一个加工步骤中最终的加工误差信息，提供给小云数控系统，使其根据实际加工精度要求进行修正控制；在加工过程中，在线获取小云数控系统实时获得的各种运行状态参数，进一步采取数据融合分析出工件在线加工中的实时加工误差，并预测随后的在线加工误差，将这些信息实时传递给需要配套装配工件的数控加工设备，同时接受配套装配工件数控加工设备传递过来的对应信息，进行分析处理后提供给小云数控系统进行修正控制；并在工件加工完成后通过现场测量方式将被加工工件的最终误差传递给完成下一个加工步骤的数控加工设备的云数控系统，以优化下一步的加工工作。
大云数控系统是在小云数控系统的基础上再配加一台独立的工业PC系统(协同配套加工控制子系统)，以小云数控系统的实时通讯网络和远程互联网络为通讯基础实现以上功能。在图1中106表示大云数控系统。
协同配套加工控制子系统的软件部分主要包括远程通讯软件模块、数据分析及修正算法软件模块、串行处理软件模块和并行处理软件模块。其中：
远程通讯软件模块用于与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互；
数据分析及修正算法软件模块用于根据远程通讯软件模块与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互的获得的各种信息，以及本台数控加工设备中小云数控系统获得的各种在线加工参数和状态信息，进行加工轨迹的分析和修正处理；
串行处理软件模块和并行处理软件模块用于将数据分析和修正算法软件模块的处理结果分别进行独立处理，获得串行加工和并行配套装配加工所需的数据格式，首先传送给本台数控加工设备中小云数控系统的主控子系统(101)中的协同配套加工修正信息处理软件模块进一步执行后续工作，同时返回给数据分析及修正算法软件模块，再通过远程通讯软件模块传送给与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互。
图2为云数控系统数据流图，主要运行流程如下所述：
1)系统启动后，各子系统分别进行自检，出问题则进行故障处理；
2)远程管理功能子系统203分别运行远程加工调度服务处理、远程系统升级服务处理、远程数控编程服务处理，如果这三个处理步骤有来自各远程中心(远程生产调度管理中心222、远程加工编程服务中心223和远程技术支持服务中心224)的指令和处理要求，分别进行对应处理，之后运行远程状态监测和故障处理服务，并与远程状态监测和故障诊断服务中心建立通讯；
3)远程管理功能子系统203中的远程生产管理软件模块根据远程生产调度管理中心222的指令进行处理，并将处理结果传送到主控子系统201中进行具体操作；
4)远程管理功能子系统203中的远程编程服务软件模块根据远程加工编程服务中心223的指令进行处理，并将加工程序传送到CAD\CAPP\CAM集成功能扩展子系统205中，顺序通过205的CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块的处理，将最初处理结果发送到主控子系统201中的加工轨迹修正控制软件模块；
5)协同配套加工控制子系统206通过其内部的远程通讯软件模块接受外来配套加工信息，经过206的数据分析及修正算法软件模块将信息分解为串行加工信息和并行配套加工信息，分别发送给206的串行处理软件模块和并行处理软件模块进行处理，并将处理结果发送给主控子系统201中的协同配套加工修正信息处理软件模块进行处理；
6)主控子系统201中的人机接口\主控处理\冗余处理软件模块启动管理，结合协同配套加工修正信息处理软件模块共同将各种指令信息发送到加工轨迹修正控制软件模块，加工轨迹修正控制软件模块根据CAD\CAPP\CAM集成功能扩展子系统发送来的加工程序和接受到的其它信息进行综合计算，计算出的加工轨迹信息发送给插补控制软件模块，启动实时加工控制；
7)主控子系统201中的插补控制软件模块将加工轨迹信息发送给实时控制子系统202中的实时加工轨迹修正控制软件模块进行处理，实时加工轨迹修正控制软件模块将控制信息分为两路，一路是运动控制信息，顺序发送给实时插补、刀具补偿、加减速处理和控制输出部分，直接驱动实时总线驱动单元216、217、218和直接驱动单元219、220、221进行运动轨迹和辅助功能控制；另一路是补偿控制信息，发送给微调控制信号输出软件模块，并进一步发送给云测控子节点207、208、209；
8)云测控子节点207、208、209启动运行，首先通过云测控子节点207、208、209内部的状态测试软件模块接收传感器组213、214、215反馈的状态信息，并分别反馈给主控子系统201中的云测控子节点反馈信息处理软件模块、实时控制控制子系统202中的云测控子节点反馈信息实时处理软件模块和冗余控制子系统204中的云测控子节点反馈信息实时处理软件模块；同时云测控子节点207、208、209内部的微调控制软件模块既接受状态测试软件模块的反馈信息，又接收实时控制子系统202或冗余控制子系统204中微调控制信号输出软件模块发出的微调控制信号，还接受交叉耦合控制软件模块处理发出的交叉耦合微调信息，综合形成对微调驱动单元210、211、212的微调控制；
9)主控子系统201根据云测控子节点207、208、209反馈的状态信息，首先通过加工轨迹修正控制软件模块进行加工轨迹修正处理，并进一步发送给插补控制软件模块发送给实时控制子系统202和冗余控制子系统204进行实时处理；其次将反馈信息发送给协同配套加工修正信息处理软件模块进行处理，并发送给协同配套加工控制子系统206中的串行处理软件模块和并行处理软件模块进行处理，进一步经过数据分析及修正算法软件模块将处理结果通过远程通讯网络发送给配套加工设备的数控系统实现“交互式协同加工”；同时根据反馈信息由人机接口\主控处理\冗余处理软件模块进行状态判断，确认继续采用实时控制子系统202进行实时控制，还是采用冗余控制子系统204进行切换完成实时控制，通过发送信号给实时控制子系统202和冗余控制子系统中的冗余处理软件模块进行切换处理；
10)云测控子节点207、208、209同时将通过状态测试软件模块采集的传感器组213、214、215反馈信号，经过微调控制软件模块处理后，再通过交叉耦合控制软件模块发送到其它云测控子节点的交叉耦合控制软件模块，完成交叉耦合补偿控制处理；
11)远程管理功能子系统203中的远程状态监测和故障处理模块接收主控子系统201综合处理后的状态信息进行状态监测和故障预处理，并发送给远程状态监测和故障诊断中心进行相应处理；
12)主控子系统201、实时控制子系统202、冗余控制子系统204、远程管理功能子系统203、协同配套加工控制子系统206、云测控子节点207\208\209和微调驱动单元210\211\212一直并行运行，完成整个云数控功能的实现，直至加工结束。
图3为大云数控实现数据流示意图，其中301，302，303为执行一个工件的顺序加工流程的数控加工设备所配云数控系统；304，305，306为另一个工件的顺序加工流程的数控加工设备所配云数控系统；302和305所控制的数控加工设备完成的工件被加工部分需要进行装配。具体流程如下所述：
1)云数控系统301和304分别通过数据分析及修正算法软件模块处理出来的其对于工件的加工过程状态参数和综合加工误差通过其远程通讯软件模块分别传送给云数控系统302和305，由302和305中的串行处理软件模块进行处理，并传送给数据分析和修正算法软件模块进行串行加工修正处理；
2)由于云数控系统302和305所控制数控加工设备进行加工的工件被加工部分需要进行配套装配，因此302和305需要进行同步加工，即二者在加工的过程中，将其分别通过小云数控系统获得的状态参数信息互传给对方，通过各自的数据分析和修正算法软件模块进行并行配套加工修正处理，并再传送给各自的小云数控系统实现同步加工；
3)云数控系统302和305加工结束后，再将其分别获得的加工过程状态参数和综合加工误差通过其远程通讯软件模块分别传送给云数控系统303和306，进一步完成串行加工处理，直至最终完整工件加工完毕。
尽管已根据较佳实施方式对本发明进行了描述，但是应该理解，在不背离权利要求书所阐明的真实精神和范围的情况下可以做出各种改变和修改。

Claims (5)

1.一种云数控系统，用于多台数控加工设备的协同配套加工控制，其特征在于：该云数控系统包括协同配套加工控制子系统、云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络，其中，
协同配套加工控制子系统主要完成不同的设备之间的交互式协同加工功能，协同配套加工控制子系统的功能主要包括获取被加工工件在上一个加工步骤中最终的加工误差信息，提供给云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元，使其根据实际加工精度要求进行修正控制；在加工过程中，在线获取由云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络共同实时获得的各种运行状态参数，进一步采取数据融合分析出工件在线加工中的实时加工误差，并预测随后的在线加工误差，将这些信息实时传递给需要配套装配工件的数控加工设备，同时接受配套装配工件数控加工设备传递过来的对应信息，进行分析处理后提供给小云数控系统进行修正控制，该小云数控系统置于单台设备中，包括云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络；并在工件加工完成后通过现场测量方式将被加工工件的最终误差传递给完成下一个加工步骤的数控加工设备的云数控系统，以优化下一步的加工工作；
云控制核心节点主要实现人机操作和主控功能，实现各种复杂的信号处理、组合控制和复合控制算法的运算与控制指令输出，远程通讯、协调管理操作功能，云控制核心节点包括第一PC子系统、第二PC子系统、第三PC子系统和第四PC子系统，第一至第四PC子系统分别实现主控功能、实时控制功能、远程通讯管理功能、冗余控制功能；
云测控子节点主要完成各种部件的运行状态信号检测和微调控制信号的产生，同时接受云控制核心节点的协调、管理、控制指令，其中一部分子节点根据具体需要配合云控制核心节点完成核心的实时控制功能实现，各独立的云测控子节点之间根据其内在有机联系实现合理连接，实现交互式协作测控功能；
微调驱动单元接受云测控子节点的指令完成对各自针对数控加工设备内部部件的微调控制执行操作；
实时通讯网络构成云控制核心节点内部、云控制核心节点与云测控子节点之间、云测控子节点之间的在线数据传递功能；
在线互联网络完成云控制核心节点与外部相关组件之间的通讯功能。
2.如权利要求1所述的云数控系统，其中
协同配套加工控制子系统采用一台独立的工业PC系统，其中的软件模块包括远程通讯软件模块、数据分析及修正算法软件模块、串行处理软件模块和并行处理软件模块；
远程通讯软件模块用于与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互；
数据分析及修正算法软件模块用于根据远程通讯软件模块与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互的获得的各种信息，以及本台数控加工设备中由云控制核心节点、云测控子节点、微调驱动单元、实时通信网络和在线互联网络共同获得的各种在线加工参数和状态信息，进行加工轨迹的分析和修正处理；
串行处理软件模块和并行处理软件模块用于将数据分析和修正算法软件模块的处理结果分别进行独立处理，获得串行加工和并行配套装配加工所需的数据格式，首先传送给本台数控加工设备中云控制核心节点中的主控子系统中的协同配套加工修正信息处理软件模块进一步执行后续工作，同时返回给数据分析及修正算法软件模块，再通过远程通讯软件模块传送给与串行加工与配套装配加工的数控加工设备的数控系统进行信息交互。
3.如权利要求1所述的云数控系统，其中，
第一PC子系统包括人机接口\主控处理\冗余处理软件模块、协同配套加工修正信息处理软件模块、加工轨迹修正控制软件模块、插补控制软件模块和云测控子节点反馈信息处理软件模块，第一PC子系统为云控制核心节点并行处理主程序运行机，与其他PC子系统进行并行处理，并行处理数据链路实现数据交互；
第二PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第二PC子系统服从第一PC子系统的监控与管理；
第三PC子系统包括远程生产管理软件模块、远程编程服务软件模块、远程技术服务软件模块、远程状态监测和故障处理软件模块，实现远程生产调度管理、远程状态监测和故障诊断、远程编程、远程技术支持和技术升级功能；
第四PC子系统包括实时加工轨迹修正控制软件模块、云测控子节点反馈信息实时处理软件模块、微调控制信号输出软件模块、实时插补、刀具补偿、加减速处理、控制输出软件模块和冗余处理软件模块，第四PC子系统作为第二PC子系统的冗余系统，在第二PC子系统出现故障时，通过第一PC子系统的调度控制，实现快速切换，从而避免加工过程的不连续情况和事故的出现。
4.如权利要求2所述的云数控系统，所述云控制核心节点还包括可扩展的第五PC子系统，所述第五PC子系统包括CAD软件模块、CAPP软件模块和CAM软件模块，实现CAD\CAPP\CAM\CNC集成一体化流程的功能。
5.如权利要求3所述的云数控系统，所述云测控子节点包括核心控制器和具备独立测控功能的多个I/O模块，所述核心控制器完成的功能包括控制各I/O分模块实现各需检测信号的采集，通过信号处理和数据融合处理提取补偿信号，接受其它相关云测控子节点的反馈信号进行综合处理，将处理结果通过实时总线通讯反馈到云控制核心节点，接受云控制核心节点发送的微调指令，并进一步处理成具体控制指令发送给所在数控加工设备内部部件的微调驱动单元；各个I/O模块主要完成动态、在线采集传感器信号，并将信号传送给核心控制器，并接受核心控制器的控制命令对微调驱动单元发送控制输出信号，云测控子节点间根据具体关联关系，互相交换状态信息数据，并根据彼此之间的位置关系和运动控制要求实现在云测控子节点内部独立的修正控制，这种云测控子节点内部的自行修正控制也通过发送指令到微调驱动单元来实现，微调的状态信息同时反馈给云控制核心节点和与其关联的其它云测控子节点作为进一步修正的反馈信息。
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