1 方案背景与目标

大族智控长期致力于激光切割控制技术和数控系统的研究，在激光切割领域积累了丰富的核心技术和经验，现已拥有超过400余项知识产权。公司技术团队实力雄厚，现拥有100余名涵盖计算机、电子、软件、机械、数学等专业领域的高水平专职研发人员，对激光切割的控制理论和原理有非常深入的理解。激光管材切割智能控制解决方案是由公司总经理兼总工程师封雨鑫先生带领技术团队自主研究开发的激光管材切割智能控制解决方案。

近年来，国内激光切管技术取得了迅猛的发展，激光切管设备已经形成了规模化生产与应用的新格局。然而，国内设备厂商在核心的高端运动控制系统方面仍过度依赖国外进口的数控系统，这无疑给产业发展带来了极大的不确定性。目前，国内多数自主可控的数控系统仍停留在基于运动控制板卡的简易控制层面，其结构相对封闭，数据开放性不足，限制了系统在智能制造领域的应用，往往只能满足低端场景的需求。随着制造业向高端化和自动化方向的迈进，激光切管机的应用越来越广泛，市场规模也在持续扩大。据统计，国内市场每年销售的激光切割设备超过2万台，其中对性能要求较高、需配置高速高精激光切割数控系统的设备占比超过一半，达到1万多台。

随着新基建建设的加速，重型管材在航天航空、工程机械、轨道交通等领域的应用日益广泛。然而，传统手动编程或半自动化控制系统难以快速适配，换型调整时间长；人工操作依赖经验，易因管材装夹偏差、激光焦点漂移、速度与功率匹配失衡导致切口毛刺、尺寸偏差（尤其针对薄壁管、高硬度管材），废品率普遍高于5%；备孤立运行，生产数据（切割参数、产能、故障）难以实时采集与分析，无法实现工艺优化、质量追溯及柔性生产调度，与企业 MES/ERP 系统脱节，制约规模化生产效率提升。因此，传统管材加工技术已难以满足重型管材体积大、加工难度高、材料加工损耗高等挑战，激光切管机的智能化控制系统成为其高效运行的关键。先进的数控系统能够实现对切割过程的精确控制，操作人员可通过简单界面轻松设定切割参数。同时，智能化控制系统还能实现自动化生产，减少人为干预，提高生产线稳定性。

2 方案详细介绍

产品主要技术指标描述：

（1）系统平台：X86平台，纯软核数控系统

（2）实时抖动：≤5%；

（3）切割精度：切割精度≤30um；

（4）插补周期：0.5ms；

（5）内存：8G；

（6）通讯方式：EtherCAT数字总线；

（7）核心算法：第二代高性能运动控制算法；

（8）硬盘：SSD 128G；

（9）处理器：Intel i5-8代6核高性能CPU；

（10）网络接口：5*Ethernet；

（11）控制轴数：无限制；

（12）控制逻辑：PLQ；

（13）可控单轴加速度≤5G，轨迹最大速度可达196m/min；

（14）支持最高激光功率无限制，激光脉冲控制最高频率可达50KHZ；

（15）稳定切割最低随动高度0.3mm，最大随动速度可达到Z轴最大速度限制（受限于机床设备机械条件）。

激光管材切割智能控制解决方案配有HAN’S 801-Tube激光切管数控系统，该系统是全新一代自主知识产权数控系统，采用EtherCAT总线通讯，采用Intel六核高性能CPU平台，配合双风扇散热工控机，运用高性能运动控制算法，集成旋转轴角度显示、插随一体、不抬头切割、寻料头和蛙跳等功能，在保证稳定前提下及大地提升系统的性能。

该解决方案深度优化管材切割加工中的小线段、拐角、空行程等算法，提升微小线段拟合，优化蛙跳动作，不断提升加工效率；丰富寻中及补偿方式，提升加工精度，提供四点寻中、寻边寻中、单面寻中，角/槽/工字钢均支持寻中功能，支持自动、手动、单面补偿；开发与完善基于CAM切管控制软件，集成CAM一体化设计，导图、加工、轨迹显示一键操作更便捷，提供丰富接刀功能及安装包一键制作功能；拐角加工速度提升，减少过绕，优化拐角控制算法，拐角处更快过渡，有效减少拐角过绕问题，提高拐角质量。

3 代表性及推广价值

激光管材切割智能控制解决方案以高速高精切割、高效率生产、高灵活性加工、高自动化水平及可实现批量生产等显著优势脱颖而出，并已在国产激光切割设备上实现广泛且成熟的应用，其HAN’S 801-Tube激光切管数控系统性能和智能化程度更与国际一流品牌如力士乐、倍福、PA等的高端数控系统不相上下，助力激光加工领域的客户替代进口系统，实现节能增效。同时，该系统也为推动我国激光切割控制技术和激光产业向更高水平发展作出了积极贡献。

激光管材切割智能控制解决方案能深度优化管材切割加工中的小线段、拐角、空行程等算法；在空程中可根据随动探测实际情况实时规划蛙跳轨迹，实现蛙跳和随动的无缝结合；集成CAM一体化设计，导图、加工、轨迹显示意见操作更便捷，有丰富接刀功能及安装包一键制作功能；拐角加工速度提升，减少过绕；数据高度开放，提供基于TCP/IP协议的系统数据接口，可供第三方平台、MES等软件进行数据读写，实现产线自动化控制或数据分析；控制软件实现全图形化动态交互，操作更简便、显示更直观；支持管材三维图形显示、简易的在线绘图、编程以及工艺修改，支持模块化的工艺队列编辑，具备强大的逻辑分析工具，方便机床的加工和调试；支持集成MES、FMS、CAM、视觉软件等系统，提供了更丰富多样的智能化辅助功能。