基于灰色關聯(lián)度的集成-智能數(shù)字控制研究.pdf

1、論文探討和研究了一種新型的以制造為目的和導向的數(shù)字控制軟件平臺——集成/智能數(shù)字控制(Integrated/Intelligent numerical control，INC)。INC提出了一種嶄新的集成化的理念，它修改傳統(tǒng)CIMS大而全的策略方法，基于對制造過程各個子過程和與企業(yè)生產的灰色關聯(lián)度分析并對其進行精簡化和快捷化，提煉出與制造密切相關的子過程作為INC的工作模塊，搭建出小而精的、在中小企業(yè)切實需要和可行的工作流程架構，產生出

2、一種以提高制造效率、質量為目的，適和現(xiàn)代制造業(yè)市場需要，可能并且可以切實被貫徹和實施的先進制造的平臺；同時它不僅僅是一種集成的數(shù)字制造平臺，也是一種嶄新思想和方法。它在討論一種新型數(shù)控技術的同時，還探求出一種比傳統(tǒng)的CIMS在中小企業(yè)的更便捷可行的解決方案。 CIMS的理念是一種先進的思想方法，但卻不能在中、小型的企業(yè)得到很好的推行，即使其中的一個ERP部分在中國成功推行的案例也很少。實際上，很多的中、小企業(yè)普遍存在著CAD、

3、CAPP、CNC的自動化孤島問題。當今隨著芯片技術的發(fā)展，嵌入式微處理器正成為后PC時代的市場主流，并向高速、智能化的方向發(fā)展，其在功能、結構、接口、通信等方面都具有優(yōu)越性，這些優(yōu)越性都很好的滿足了現(xiàn)代數(shù)控的發(fā)展需求。而在軟件方面，先進圖象處理技術以及先進數(shù)據(jù)處理方法的不斷涌現(xiàn)也大大改善了計算機輔助技術的效率和方法。這些條件都使C1MS的核心模塊能夠在中、小企業(yè)順利和有效的實施。 本文基于以制造為導向的生成過程子部件灰色關聯(lián)度的

4、分析，提出了了集成/智能數(shù)字控制的基本理論，把中、小企業(yè)急需的CAD、CAPP、DFM、CAM、CNC等CIMS的重要功能模塊集成到INC中，并依2.5D經濟型數(shù)字控制的需求規(guī)劃和提取出INC的6個子部件，系統(tǒng)的闡述了INC狹義和廣義的概念、體系架構和有關關鍵技術探討和分析。 論文聚焦于探討和研究INC的幾個關鍵技術，圍繞如何精簡和快捷化制造過程子模塊展開。其一是面向CNC的CAD技術(CAD technology orient

5、ed to CNC，CADoCNC)。面向CNC的CAD技術是以制造為導向的設計技術，它切合工程圖紙電算化和工程設計數(shù)字化的需求，提供對工程圖紙信息的數(shù)字一體化處理，對設計信息的后續(xù)優(yōu)化，以及多設計方案和決策的多準則規(guī)劃集成等等功能。論文集中對可以有效改進2.5D經濟型數(shù)控制造的設計前處理和設計后優(yōu)化方法做了探討和分析，具體包括了基于現(xiàn)代圖像處理技術的的前處理技術和基于現(xiàn)代數(shù)學方法的設計后處理算法?；趫D像處理的前處理技術可以實現(xiàn)產品數(shù)

6、字圖像和設計矢量化圖形的無縫鏈接，而基于拓展PROMETHEE的群體多準則集成方法可以用于提高設計方案準則規(guī)劃的效率。 其二是面向數(shù)控的CAPP技術(CAPP technology oriented to CNC，CAPPoCNC)。其特點是面向制造特征的信息提取與應用以及與PDM的集成，具體主要包含了基于特征的制造信息的過程表達與應用，以及加工過程中常涉及到的非線性工藝涉及過程的研究，這里針對工業(yè)應用中較常遇到的非線性工藝過程

7、我們提出了采用基于精英選擇遺傳的工序優(yōu)化方法來獲得最優(yōu)/較優(yōu)的工序序列，并把PDM集成到INC的應用中。 其三也是INC的CNC內核部分是基于CAD/CAPP的CNC技術(CNC technologybased on CNC，CNCbCAD/CAPP)，論文重點討論了基于遺傳算法的多工藝流程生產排產決策方法，以及基于STEP-NC擴展的智能CNC，包括INC對STEP-NC的擴展介紹、AP238的應用分析以及基于INC標準的改進

8、型INC構架，對INC的解釋器模型的建立以及功能模塊的劃分，論文同時論述了INC對2.5D經濟型數(shù)控機床運動特征的STEP擴展描述方法，并給出了一種可用的INC標準的應用集成解決方法。它們是INC用于大規(guī)模生產和實現(xiàn)INC管控一體化的重要支撐。 最后論文研究了INC實施的有關關鍵問題，其核心內容包括：硬件實施部分包含了嵌入式系統(tǒng)和微控制器技術，實時策略和方法，CNC設備級通信技術等等。我們建立了基于CAN總線模塊，采用分布式的嵌

9、入式控制結構代替PC機的開放式數(shù)控體系，并基于RTAI的實時解決方案來達到工業(yè)設備級的實時要求的硬件架構方案來作為INC實施的硬件平臺。然后論文以2.5D經濟型數(shù)字控制的INC實施為目標做了系統(tǒng)軟件實施的案例分析，分別論述了狹義INC在Windows模式下和Linux與嵌入式Linux模式下的實現(xiàn)方法與實現(xiàn)過程，并給出了一個直觀的INC的工作的執(zhí)行過程。 整篇論文從系統(tǒng)學、方法論、哲學、制造工程、控制工程等等角度系統(tǒng)的論證和研究