[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】I2NC一种新型计算机数控-中文翻译

南京工程学院毕业设计外文资料翻译1 I2NC:一种新型计算机数控 毕俊熙，陶玉 强励 计算机集成制造系统和机器人中心 机电学院 上海大学 内蒙古科技大学 上海市 200072，中国 呼和浩特，内蒙古， 010051，中国 J, 摘要 -这篇文章介绍了一种新型计算机数控，它的名字叫 I2NC。 I2NC（智能集成制造系统） ，它包括计算机辅助设计，计算机辅助工艺设计，计算机辅助制造和计算机数控。 I2NC 提供给它们一个统一的平台来面向计算机 数控制造。它让它们的作业由分离的作业变成协同工作。在本文中， 我们系统的描述和分析 I2NC 的概念和关键技术（比如人工智能，神经网络，知识管理等） 。我们也 把 STEP-NC 的方法应用到 I2NC 中。 索引词：计算机数控（ CNC） ；智能集成数控（ I2NC） ； STEP-NC；知识管理（ KM） ；人工智能（ AI） 一、 简介 先进制造技术发展的趋势包括 数字化、高精度、 高速、 自动化、集成化、网络化、智能化和绿色生产技术 1。制造企业在不断发展的经济全球化市场以及飞速发展的科学技术在面临严峻的挑战和压力 2 。尤其中小企业 为了在日益激烈的市场竞争中取得胜利， 必须改革传统的制造业方法采用先进的技术，如人工智能 (AI)，知识管理 (KM)，专家系统(ES)，人工神经网络 (ANNS)，合适的控制优化算法（ ACO）等 。因此，接受智能集成数字控制的概念对他们来说是及其重要的一件事情。 I2NC 的发展 增强 了从 传统数控能力到提高加工效率和质量，并保护了切削工具。沟通和合作能力因系统集成，资源分享和合作而提高。正如工业机械的大脑，计算机数控（ CNC）是现代智能集成制造系统 的核心单元。I2NC 的结构可以表示为一个矩阵的任务和类别。三维立体是一个科学技术领域 ，包括 ： CAD， CAPP， CAM 等。这个矩阵代表了 I2MS 的模型。 数控技术是高度复杂的，需 要 不同领域的技术。虽然技术高度发展，当代的数控 仍然需要更进一步的发展来满足 I2MS 的要求。 南京工程学院毕业设计外文资料翻译2 在一个传统的 数控 制造环境中，操作流通常从在 CAD 系统中创建的几何模型的产品设计开始的。并基于几何模型在用需要的加工指令将原料生产为最终产品后结束。事实上，这个过程包括 CAD/CAPP/CAM/MT。 这里的 CAPP,CAM,MT 是计算机辅助工艺设计，计算机辅助制造和机床的缩写。这是一个非智能的执行机制，并且是一个在现代工业制造系统中单一方向的型号工作流 ， 如图 2 所示。 CSCW（计算机支持协同工作）视为基于计算机网络化协同制造网络。它可以看做是一个分布制造的进化。这种进化特指个人和组织，从企业内部延伸到其供应商，客户和合作伙伴 以相互获益。为了让以上工作流变成双信息流和让 CAD 策划、 CAPP 规划者、凸轮规划者、数控程序员协同工作，在这里我们基于 STEP-NC 和 KM 提供了一个协作环境数控系统。这类型的数控可被视为是一种智能集成数控 ， 所以它被定义为 I2NC。 在本文中， I2NC 的简要概念首先被提出。其次是引入基于 STEP-NC 的它的框架。然后对一些关键技术包括 AI, ES, ANNs, KM 等进行了讨论。接下来 成功的说明了 I2NC 如何应用于磨辊工作的。最后发表了 在 未来的I2MS 中 对 I2NC 的一些展望 。 二、 I2NC 的定义和内涵 I2NC 是智能集成数控的缩写。智能和集成在 I2NC 系统中是 两个 重要的因素。 基于人类大脑的工作原理与自然生物进化而产生的人工智能 如ANNs、遗传算法 (GA)， 模糊逻辑 (FZ),ES,ACO，在过去的十年中 收到可观的增 长 的利益并 已经被应用于数控加工。 大部分的发展集中在智能控制算法及其应用于传统的数控加工系统，所以他们没有取得了良好的效果4-5。各部分系统的简单浓缩是智能制造模型的理念，系统由这些浓缩的智能部分组成。每个智能体是相对孤立的 单元，由这些单元组成的这个 系统可以 单独 和协作工作。为了实现的制造系统 的总体智能，每个单元装置的智能是必须的 。 对于 I2NC 系统的智能化， 产业结构调整的方向和 对智能的 考虑 是放在第一位 考虑的，对于 I2NC 系统的集成，集成方法是 其次考虑 的 。 I2NC 系统 的智能化如 下 6。 1)工作计划的 智能化 南京工程学院毕业设计外文资料翻译3 2)自主学习 和发展的 能力 3)自适应的 人机界面 4) 制造过程的智能控制 5)智能故障诊断 因为 G 和 M 代码用于传统数控技术 ,这带来了一些严重的问题 比如在各种系统 之间， 数据共享整合 ， 编程等等 方面的不兼容 。而且它 限制 开放能力 ， 智能化的数控系统 ，并导致了在 CNC 和 CAX 技术方面的瓶颈现象 。为了解决上述一些原因 ， 欧盟通过 了 OPTIMAL 和 提供 STEP-NC 的概念 的议案 。 STEP-NC(14694)把 STEP(产品模型数据交换标准 )扩展 到了 数控 领域 。它 重新 定义了一种 在 CAM 的技术设计系统和 数控 控制系统之间的界面 。这有助于 在生产过程中 减少 传统 CAD / CAM 的加工时间 和消除 过时的 处理器 。它支持未来智能化生产设备。事实 STEP-NC 是一种 计算机数控 语言 并涵盖了产品的整个生命周期 。也就是说 ,它是一个高级编程语言 是 CAD-CAM-CNC 的无缝集成。目前 对 STEP-NC 标准 的研究和开发仍然是在实验室。因此首要任务 是基于 I2MS 算法 来研究和开发开放 I2NC 系统。 I2NC 是智能集成数控的缩写，这意味着提炼的传统 CIMS 的一些功能如 CAD、 CAPP、 CAM 于 一系列模块 中，这些模块 使应用程序分为一组任务框架。任务可以分解成详细的子功能。每个功能模块 都 是 面向制造的 具有较强的实用价值模块。 这些 系统功能 被 组织和 集成到 大一点的零件模块 ，并且 这些零件模块 最终以一个统一的数控系统的用户界面 集成到一个具体应用 CNC 系统中 。 在 I2MS 中 I2NC 也是一种新的理论和方法。 三 、 I2NC 的 STEP-NC 标准 STEP-NC 是一种新的、全面的数据模型编程语言 ， 形式化 如 ISO 14649，它是 正在研制的 国际标准 。 ISO 14649 描述了 一个 从 CAM 和 CNC到支持基于为 CNC 控制器创造可互换的和工件导向的 STEP(IS010303)的产品直接使用 。 对 智能控制 ,多种技术应发达 ， 然而更新新 的 数据模型 是重要的 。 STEP-NC 的 产品数据模型已经覆盖了很多的信息 ， 如三维几何模型 (AP - 238 或 AP -214)， 特征定义 (AP -224)，公差 的定义 (AP -219)， 工艺流程等。 通过智能界面， 所有信息必须纳入 一个全体产品 数据库。南京工程学院毕业设计外文资料翻译4 STEP-NC 应用协议 AP-238 所图 37。 AP- 238 是 一项数控机床的 新的输入标准 ， 它会代替 RS274D(IS06983)， 同时它是 在 客户和工厂 沟通 之间的一种新的 语言 ， IGES 已经 被 取代。基于 STEP-NC 数控系统能 从 CAM 系统直接读 取 STEP 文件 (AP -238)，因此传统 CAD / CAM 系统中的加工和编程的后信息 处理器已经消失了。 它 已被 STEP-NC 处理器 淘汰掉了 。如图所示图 4 中 ， 两 种模 型风格 的 比较。 基于 STEP-NC 的数据程序（文件）风格如下面的例子： ISO-10303-21; HEADER; FILE_ DESCRIPTION (ISO 14649-11 EXAMPLE 1, SIMPLE PROGRAM WITH A PLANAR_ FACE, A POCKET, AND A ROUND_ HOLE),1); FILE_ NAME (EXAMPLEI.STP,2020202, (YONG TAK HYUN,JOCHEN WOLF), (WZL, RWTH-AACHEN), $,ISO 14649,$); FILE_ SCHEMA(STEP_ NC-SCHEMA); ENDSEC; DATA; #1= PROJECT (EXECUTE EXAMPLEI, #2(#4),$,$,$); #2WORKPLAN (MAIN WORKPLAN, (#10, #11, #12#13,#14),$,#8,$); #4=WORKPIECE (SIMPLE WORKPIECE, #6,0.010,$， $， $， (#66,#67,#68,#69); #6= MATERIAL (ST-50,STEEL, (#7); #7= PROPERTY_ PARAMETER (E=20000N/M2); #8= SETUP (SETUPI, #71, #62 (#9); #9=- WORKPIECE_ SETUP (#4, #74,$， $， (); #10=MACHINING_ WORKINGSTEP (WS FINISH PLANAR FACE 1, #62 # 16,# 19,$); #11= MACHINING_ WORKINGSTEP (WS DRILL HOLE1,#62 #17, #2,$); #12 MACHINING_ WORKINGSTEP (WS REAM HOLE1,#62 #17, #2,$); 南京工程学院毕业设计外文资料翻译5 #12= CUTTING_ COMPONENT (100.000,$， $， $， $); ENDSEC; END-ISO-10303-2; 在运用 STEP-NC 下， 数控系统对零件 和制造过程 可获得总体描述。 零件 加工 之前， 数控能做些安全检查并优化生产工艺。 STEP-NC 方法有许多优势 。 STEP-NC 的数据界面 是一个中 立 的数据描述 ， 而不是依靠 CAM 和NC， 有助于提高交流能力 和 适应力 ， 产品和技术信息包括在 STEP-NC 的文件 中， 信息交换 能够 直接 在 CAD、 CAM、 CNC 控制器 中运行 。 在生产过程中 数控 可以根据选择的工具预检验 和优化 部分程序 。这能提高工作效率 ， 安全性和适应性。 通过 简化加工 结构， STEP-NC 编译器就能更好地 使用机床 工具的新功能， 传统的 后信息 处理器就 被淘汰 了。根据IS014649， STEP-NC 控制器的 工作流程必须包括翻译、规划和控制阶段8。 四、 I2NC 的框架 数控机床的基本结构组成 : 1)人机界面 (HMI) 2)控制功能 3)数据处理在数控 9 这 就是 I2NC。在 提出的这个体系下，在扩展时尚的基本架构下， 用户的 要求 已经得到实现 。如图 S 所示 ， 它包括以下主要功能模块 : TPG（无干涉刀位轨迹生成） ，例如 CAD/C APP/CAM 模块 ，它 基于STEP-NC 数据模型 全面地扩展了 包括部分编程的 HMI(人机界面 )和无干涉刀位轨迹生成。 这些模块把 CAD/CAPP/CAM 功能和编程系统合并在一起。当识别到这个加工特征和处理这些特征信息时，标准的 CAD 数据(STEP,AP203)可以被转化为建立几何模型内核数据。输出被储存在加工特征数据库。 通过使用机器语言， CAPP 决定了处理结果和 其他处理信息 。接着， 序列化 ,凸轮数控指令提取基于一步 -数控 (IS014649)。 基于 STEP-NC (IS014649)， CAM 提取了数控结构。 与数控机床的活动相关的 NCK / PLC 控制模块 成功地运行了这个构南京工程学院毕业设计外文资料翻译6 架 。 通过激活伺服机制， NCK 解释 了刀具路径 命令和 运行了它 们 ，并且 可编程序控制器 (PLC)执行机器指令 ,如模具的更换工件装卸。 它的 主要功能是控制机床这样 通过加工操作 理想的形状 能够精确的 产生了。各种智能控制功能 包括在其中， 如自适应控制 ， 人机交互 ， 质量管理 ， 资源管理 ， 自我学习。 基于 KM 的 工程 数据为零件编程和 TPG 提供了综合数据。这数据库包括加工特征库 ， 加工资源库 ， 加工工艺数据库 ， 加工知识 ， 诊断数据库等。 五、 I2NC 的一些技术 因为 I2NC 是一个 智能 而集成数控 ， 它的 关键 技术不但包括数控技术 ,而且 包括额外的一体化和智能化技术。这里我们的目标是智能化技术 ，它 包括 AI， ES， ANNs 和 KM 等技术。 A. 在 I2NC 中，人工智能的 使用 人工智能是指机器 能 正常表现 与人类智力有关一些包括如推理，学习和个人成长的 功能 的能力。 在 I2NC 中，机械智能化越来越多使用的 趋势是 清晰 的 ， 不大可能会扭转 的 。 在 I2NC 系统中人工智能技术的发展的这股 推动力量 是希望获得 专业知识和教训 ，在这一形势下从先前的经验中获得的专业知识和教训能保证在未来操作安排中 利益 有所收获 。在 CNC加工 中， 确定最佳 和合适的 切削参数 可以 减少加工误差如人数破碎险 ，工具挠度和刀具磨损 ， 从而提高生产率 或 最低成本。 被广泛应用于数控系统中的 人工智能的特点阐述 在 图 6 中 。 B. 以 知识 为基础的专家系统 以知识为基础的专家系统 (KBES)是智能的电脑程序，这些程序获取某一特定领域的知识并 模仿人类 专家 解决问题 的策略来 提供的建议。 10-12识 体系 可以 以这样的方式 操作 ， 来 执行一个功能，这个功能通常需要人类智力。 用于机械控制的 KBES 结构 如图 7