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物联制造环境下的加工设备智能化方法研究

张区委  
【摘要】:当前,物联网技术与制造车间深入融合,催生了物联制造生产模式,而加工设备作为制造车间的工作母机,对于提高车间生产效率和降低生产成本起着关键作用。现阶段对加工设备的研究主要集中在如何提升设备自身加工能力,而对加工设备历史加工信息的研究较少。故针对于此,本文提出了物联制造环境下的加工设备智能化方法。该方法包含两部分:一,建立针对不同厂商数控系统统一的数据接口——适配层,实现对不同数控系统运动控制、状态信息监测和获取以及对外交互等功能。二,应用推荐算法,通过对加工设备历史加工信息的分析,实现加工设备在车间调度中对未加工工序加工效果评估的预测。这样不仅能够提高制造过程的智能化、自动化程度,而且随着加工设备历史加工信息的不断积累,其具备的预测能力越来越强大。本文的主要研究内容如下:首先,深入研究了物联制造车间的特点,据此设计了一套通讯协议,作为实现车间设备物联的基础。在此基础上,分析了物联制造环境下加工设备智能化的需求,提出了加工设备智能化总体方案,设计了加工设备智能化总体架构,围绕该架构,设计并构建了加工设备智能化的功能结构和模型。其次,根据加工设备智能化需求特点,设计了面向不同数控系统的适配层框架,包括运动控制层、信息监测层和文件交互层。并针对生产车间典型的FANUC和SIEMENS数控系统进行了适配层详细设计;数控系统适配层的建立,为加工设备智能化提供了数据交互接口。结果表明,本文设计的数控系统适配层作为不同数控系统交互的统一接口,具备较强的兼容性。然后,分析了加工设备历史加工信息特点,设计了加工设备预测加工效果评估模型,建立了预测结果的评价体系。将改进的协同过滤算法应用到加工设备智能化中,实现了加工设备利用其历史加工信息对未加工工序加工效果评估的预测,并设计了实验,实验结果验证了该方案的可行性。最后,设计并搭建了物联制造仿真试验平台,完成了物联制造环境下加工设备智能化的软件开发。在物联制造环境下设计了对比实验,实验结果验证了本文提出的加工设备智能化方法在物联制造车间调度过程中的优越性。


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