1 方案背景與目標

大族智控長期致力于激光切割控制技術和數控系統的研究，在激光切割領域積累了豐富的核心技術和經驗，現已擁有超過400余項知識產權。公司技術團隊實力雄厚，現擁有100余名涵蓋計算機、電子、軟件、機械、數學等專業領域的高水平專職研發人員，對激光切割的控制理論和原理有非常深入的理解。激光管材切割智能控制解決方案是由公司總經理兼總工程師封雨鑫先生帶領技術團隊自主研究開發的激光管材切割智能控制解決方案。

近年來，國內激光切管技術取得了迅猛的發展，激光切管設備已經形成了規模化生產與應用的新格局。然而，國內設備廠商在核心的高端運動控制系統方面仍過度依賴國外進口的數控系統，這無疑給產業發展帶來了極大的不確定性。目前，國內多數自主可控的數控系統仍停留在基于運動控制板卡的簡易控制層面，其結構相對封閉，數據開放性不足，限制了系統在智能制造領域的應用，往往只能滿足低端場景的需求。隨著制造業向高端化和自動化方向的邁進，激光切管機的應用越來越廣泛，市場規模也在持續擴大。據統計，國內市場每年銷售的激光切割設備超過2萬臺，其中對性能要求較高、需配置高速高精激光切割數控系統的設備占比超過一半，達到1萬多臺。

隨著新基建建設的加速，重型管材在航天航空、工程機械、軌道交通等領域的應用日益廣泛。然而，傳統手動編程或半自動化控制系統難以快速適配，換型調整時間長；人工操作依賴經驗，易因管材裝夾偏差、激光焦點漂移、速度與功率匹配失衡導致切口毛刺、尺寸偏差（尤其針對薄壁管、高硬度管材），廢品率普遍高于5%；備孤立運行，生產數據（切割參數、產能、故障）難以實時采集與分析，無法實現工藝優化、質量追溯及柔性生產調度，與企業 MES/ERP 系統脫節，制約規模化生產效率提升。因此，傳統管材加工技術已難以滿足重型管材體積大、加工難度高、材料加工損耗高等挑戰，激光切管機的智能化控制系統成為其高效運行的關鍵。先進的數控系統能夠實現對切割過程的精確控制，操作人員可通過簡單界面輕松設定切割參數。同時，智能化控制系統還能實現自動化生產，減少人為干預，提高生產線穩定性。

2 方案詳細介紹

產品主要技術指標描述：

（1）系統平臺：X86平臺，純軟核數控系統

（2）實時抖動：≤5%；

（3）切割精度：切割精度≤30um；

（4）插補周期：0.5ms；

（5）內存：8G；

（6）通訊方式：EtherCAT數字總線；

（7）核心算法：第二代高性能運動控制算法；

（8）硬盤：SSD 128G；

（9）處理器：Intel i5-8代6核高性能CPU；

（10）網絡接口：5*Ethernet；

（11）控制軸數：無限制；

（12）控制邏輯：PLQ；

（13）可控單軸加速度≤5G，軌跡最大速度可達196m/min；

（14）支持最高激光功率無限制，激光脈沖控制最高頻率可達50KHZ；

（15）穩定切割最低隨動高度0.3mm，最大隨動速度可達到Z軸最大速度限制（受限于機床設備機械條件）。

激光管材切割智能控制解決方案配有HAN’S 801-Tube激光切管數控系統，該系統是全新一代自主知識產權數控系統，采用EtherCAT總線通訊，采用Intel六核高性能CPU平臺，配合雙風扇散熱工控機，運用高性能運動控制算法，集成旋轉軸角度顯示、插隨一體、不抬頭切割、尋料頭和蛙跳等功能，在保證穩定前提下及大地提升系統的性能。

該解決方案深度優化管材切割加工中的小線段、拐角、空行程等算法，提升微小線段擬合，優化蛙跳動作，不斷提升加工效率；豐富尋中及補償方式，提升加工精度，提供四點尋中、尋邊尋中、單面尋中，角/槽/工字鋼均支持尋中功能，支持自動、手動、單面補償；開發與完善基于CAM切管控制軟件，集成CAM一體化設計，導圖、加工、軌跡顯示一鍵操作更便捷，提供豐富接刀功能及安裝包一鍵制作功能；拐角加工速度提升，減少過繞，優化拐角控制算法，拐角處更快過渡，有效減少拐角過繞問題，提高拐角質量。

3 代表性及推廣價值

激光管材切割智能控制解決方案以高速高精切割、高效率生產、高靈活性加工、高自動化水平及可實現批量生產等顯著優勢脫穎而出，并已在國產激光切割設備上實現廣泛且成熟的應用，其HAN’S 801-Tube激光切管數控系統性能和智能化程度更與國際一流品牌如力士樂、倍福、PA等的高端數控系統不相上下，助力激光加工領域的客戶替代進口系統，實現節能增效。同時，該系統也為推動我國激光切割控制技術和激光產業向更高水平發展作出了積極貢獻。

激光管材切割智能控制解決方案能深度優化管材切割加工中的小線段、拐角、空行程等算法；在空程中可根據隨動探測實際情況實時規劃蛙跳軌跡，實現蛙跳和隨動的無縫結合；集成CAM一體化設計，導圖、加工、軌跡顯示意見操作更便捷，有豐富接刀功能及安裝包一鍵制作功能；拐角加工速度提升，減少過繞；數據高度開放，提供基于TCP/IP協議的系統數據接口，可供第三方平臺、MES等軟件進行數據讀寫，實現產線自動化控制或數據分析；控制軟件實現全圖形化動態交互，操作更簡便、顯示更直觀；支持管材三維圖形顯示、簡易的在線繪圖、編程以及工藝修改，支持模塊化的工藝隊列編輯，具備強大的邏輯分析工具，方便機床的加工和調試；支持集成MES、FMS、CAM、視覺軟件等系統，提供了更豐富多樣的智能化輔助功能。