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基于SE300的车削专家系统关键技术研究

作　者: 黄李冲
导　师: 于忠海
学　校: 华东理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 车削专家系统智能化三维图形识别切削参数优选
分类号: TP182
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

现代数控技术正向着开放式、柔性化、智能化等方向快速发展,我国数控系统在这些方面与世界先进水平相比仍具有一定差距。针对国产开放式数控系统智能化程度较低、增值功能较弱等问题,本文基于SE300国产开放式数控系统,研究并开发了智能化车削专家系统,以提高数控加工的智能水平。通过对车削专家系统的关键技术进行研究,提出了可行的方案。首先,对专家系统的构建技术进行了研究。在建立工艺数据库的基础上,分析了知识的表达方法和专家推理机制,以一阶谓词、产生式法和过程表示混合表示车削加工的领域知识,并采用基于规则推理和基于实例推理相结合的方法,设计了一个灵活、高效的专家推理系统。其次,通过对三维图形识别的研究,提出了利用推理技术实现模型的轮廓提取与特征识别,解决了零件的设计模型与制造模型的自动转换。在制造过程中,综合运用多种推理方法,实现了加工方法链自动生成、工序自动排序等,并建立了数控仿真系统对加工结果进行验证。此外,对制造过程中的刀具自动选配和切削参数优选技术进行了研究,通过分析和归纳参数选择规则,借助于专家系统技术,设计了刀具与切削参数的自动选取机制,并利用多目标约束复合型法对切削参数进行了优化。通过推理机制和优化函数的结合,使之能够提供合理的刀具参数和切削参数。最后,用Visual C++和OpenGL独立开发了底层支撑环境,搭建了基于SE300车削专家系统的框架结构,并通过优化的接口设计,完成了各模块的有机集成。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景和目的  10
  1.2 切削专家系统概述  10-11
  1.3 切削专家系统国内外研究现状  11-13
    1.3.1 国外研究现状  11-12
    1.3.2 国内研究现状  12
    1.3.3 切削专家系统研究面临的问题  12-13
  1.4 课题意义和研究内容  13-15
第2章 SE300车削专家系统的研究基础  15-22
  2.1 SE300数控系统  15
  2.2 关键技术研究基础  15-19
    2.2.1 专家系统构建技术  16-17
    2.2.2 三维图形识别及其与制造过程的结合  17-18
    2.2.3 刀具优选与切削参数优化  18
    2.2.4 系统框架的搭建  18-19
  2.3 系统开发环境与软件  19-21
    2.3.1 系统开发环境  19-20
    2.3.2 面向对象编程与Visual C++  20
    2.3.3 OpenGL  20-21
    2.3.4 SQL Server 2000  21
  2.4 本章小结  21-22
第3章系统加工工程知识库的构建  22-33
  3.1 工艺数据库系统的设计构造  22-25
    3.1.1 数据来源  22
    3.1.2 数据库系统开发流程  22-23
    3.1.3 数据表信息的创建  23-25
  3.2 工艺数据管理系统的开发  25-26
    3.2.1 系统开发模式  25-26
    3.2.2 数据库管理系统  26
  3.3 专家系统知识表示方法  26-28
    3.3.1 知识的表示方法  26-27
    3.3.2 切削领域的混合知识表示方法  27-28
  3.4 知识库及其管理系统的设计  28-31
    3.4.1 规则库  28-30
    3.4.2 综合事实库  30
    3.4.3 规则库管理系统  30-31
  3.5 本章小结  31-33
第4章车削专家系统中推理机制与知识获取的研究  33-42
  4.1 车削专家系统推理方法的研究  33-39
    4.1.1 基于规则的推理机制  33-34
    4.1.2 基于实例的推理机制  34-37
    4.1.3 集成推理技术原理及流程  37-39
  4.2 基于BP网络的知识获取系统  39-41
    4.2.1 传统知识获取方法  39
    4.2.2 BP算法与神经网络模型的建立  39-41
    4.2.3 基于BP算法的知识获取步骤  41
  4.3 本章小结  41-42
第5章三维图形识别与制造过程的集成技术研究  42-59
  5.1 三维图形识别  42-50
    5.1.1 零件三维设计模型的处理与操作  42-44
    5.1.2 轮廓提取  44-47
    5.1.3 特征识别  47-50
  5.2 加工方法链生成  50-51
  5.3 工序自动排序研究  51-55
    5.3.1 工序排序原理  51-53
    5.3.2 基于AOV网的拓扑工艺排序  53-55
  5.4 数控切削仿真  55-58
    5.4.1 刀具轨迹智能决策  55
    5.4.2 数控代码自动编制  55-56
    5.4.3 仿真系统的建立  56-58
  5.5 本章小结  58-59
第6章刀具选配与切削参数优选  59-73
  6.1 数控刀具选配  59-63
    6.1.1 刀片代号和刀具材料选择原则  59-60
    6.1.2 基于实例推理的刀具选择方法  60-61
    6.1.3 基于规则推理的刀具匹配方法  61-63
  6.2 切削参数选择  63-65
    6.2.1 切削用量选择影响因素分析  63-64
    6.2.2 切削用量推荐  64
    6.2.3 基于BP网络的切削用量知识获取  64-65
  6.3 切削参数优化  65-72
    6.3.1 建立切削参数多目标优化数学模型  65-68
    6.3.2 基于多目标约束复合形法的优化算法设计  68-72
  6.4 本章小结  72-73
第7章车削专家系统的开发与应用实例  73-86
  7.1 系统总体框架设计  73-77
    7.1.1 功能分析  73
    7.1.2 系统结构设计  73-74
    7.1.3 系统各模块连接  74-77
  7.2 系统界面编制  77-78
  7.3 系统运行实例  78-82
    7.3.1 三维图形识别  78-79
    7.3.2 机床和工件参数设定  79
    7.3.3 刀具的自动选择与切削参数优化  79-80
    7.3.4 加工工序生成与排序  80-82
  7.4 数控代码生成  82-83
  7.5 实际加工仿真  83-85
  7.6 本章小结  85-86
第8章总结与展望  86-88
  8.1 课题总结  86-87
  8.2 进一步的展望  87-88
参考文献  88-93
致谢  93-94
附录1 攻读学位期间发表的论文  94

基于SE300的车削专家系统关键技术研究

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