基于灰色關(guān)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(dǎo)向的數(shù)字控制軟件平臺(tái)——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(duì)制造過(guò)程各個(gè)子過(guò)程和與企業(yè)生產(chǎn)的灰色關(guān)聯(lián)度分析并對(duì)其進(jìn)行精簡(jiǎn)化和快捷化，提煉出與制造密切相關(guān)的子過(guò)程作為INC的工作模塊，搭建出小而精的、在中小企業(yè)切實(shí)需要和可行的工作流程架構(gòu)，產(chǎn)生出

2、一種以提高制造效率、質(zhì)量為目的，適和現(xiàn)代制造業(yè)市場(chǎng)需要，可能并且可以切實(shí)被貫徹和實(shí)施的先進(jìn)制造的平臺(tái)；同時(shí)它不僅僅是一種集成的數(shù)字制造平臺(tái)，也是一種嶄新思想和方法。它在討論一種新型數(shù)控技術(shù)的同時(shí)，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(jìn)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(gè)ERP部分在中國(guó)成功推行的案例也很少。實(shí)際上，很多的中、小企業(yè)普遍存在著CAD、

3、CAPP、CNC的自動(dòng)化孤島問(wèn)題。當(dāng)今隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，嵌入式微處理器正成為后PC時(shí)代的市場(chǎng)主流，并向高速、智能化的方向發(fā)展，其在功能、結(jié)構(gòu)、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(jìn)圖象處理技術(shù)以及先進(jìn)數(shù)據(jù)處理方法的不斷涌現(xiàn)也大大改善了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)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(shí)施。 本文基于以制造為導(dǎo)向的生成過(guò)程子部件灰色關(guān)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(jīng)濟(jì)型數(shù)字控制的需求規(guī)劃和提取出INC的6個(gè)子部件，系統(tǒng)的闡述了INC狹義和廣義的概念、體系架構(gòu)和有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)探討和分析。 論文聚焦于探討和研究INC的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，圍繞如何精簡(jiǎn)和快捷化制造過(guò)程子模塊展開。其一是面向CNC的CAD技術(shù)(CAD technology orient

5、ed to CNC，CADoCNC)。面向CNC的CAD技術(shù)是以制造為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)技術(shù)，它切合工程圖紙電算化和工程設(shè)計(jì)數(shù)字化的需求，提供對(duì)工程圖紙信息的數(shù)字一體化處理，對(duì)設(shè)計(jì)信息的后續(xù)優(yōu)化，以及多設(shè)計(jì)方案和決策的多準(zhǔn)則規(guī)劃集成等等功能。論文集中對(duì)可以有效改進(jìn)2.5D經(jīng)濟(jì)型數(shù)控制造的設(shè)計(jì)前處理和設(shè)計(jì)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(shù)的的前處理技術(shù)和基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法的設(shè)計(jì)后處理算法?；趫D像處理的前處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)

6、字圖像和設(shè)計(jì)矢量化圖形的無(wú)縫鏈接，而基于拓展PROMETHEE的群體多準(zhǔn)則集成方法可以用于提高設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)則規(guī)劃的效率。 其二是面向數(shù)控的CAPP技術(shù)(CAPP technology oriented to CNC，CAPPoCNC)。其特點(diǎn)是面向制造特征的信息提取與應(yīng)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(guò)程表達(dá)與應(yīng)用，以及加工過(guò)程中常涉及到的非線性工藝涉及過(guò)程的研究，這里針對(duì)工業(yè)應(yīng)用中較常遇到的非線性工藝過(guò)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(lái)獲得最優(yōu)/較優(yōu)的工序序列，并把PDM集成到INC的應(yīng)用中。 其三也是INC的CNC內(nèi)核部分是基于CAD/CAPP的CNC技術(shù)(CNC technologybased on CNC，CNCbCAD/CAPP)，論文重點(diǎn)討論了基于遺傳算法的多工藝流程生產(chǎn)排產(chǎn)決策方法，以及基于STEP-NC擴(kuò)展的智能CNC，包括INC對(duì)STEP-NC的擴(kuò)展介紹、AP238的應(yīng)用分析以及基于INC標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)

8、型INC構(gòu)架，對(duì)INC的解釋器模型的建立以及功能模塊的劃分，論文同時(shí)論述了INC對(duì)2.5D經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)特征的STEP擴(kuò)展描述方法，并給出了一種可用的INC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用集成解決方法。它們是INC用于大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)INC管控一體化的重要支撐。 最后論文研究了INC實(shí)施的有關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題，其核心內(nèi)容包括：硬件實(shí)施部分包含了嵌入式系統(tǒng)和微控制器技術(shù)，實(shí)時(shí)策略和方法，CNC設(shè)備級(jí)通信技術(shù)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(jié)構(gòu)代替PC機(jī)的開放式數(shù)控體系，并基于RTAI的實(shí)時(shí)解決方案來(lái)達(dá)到工業(yè)設(shè)備級(jí)的實(shí)時(shí)要求的硬件架構(gòu)方案來(lái)作為INC實(shí)施的硬件平臺(tái)。然后論文以2.5D經(jīng)濟(jì)型數(shù)字控制的INC實(shí)施為目標(biāo)做了系統(tǒng)軟件實(shí)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(shí)現(xiàn)方法與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并給出了一個(gè)直觀的INC的工作的執(zhí)行過(guò)程。 整篇論文從系統(tǒng)學(xué)、方法論、哲學(xué)、制造工程、控制工程等等角度系統(tǒng)的論證和研究