[發明專利]基于模塊化的可重構機床設計方法

無效

• 申請號: 200910050119.9
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN101537567A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 李愛平;謝楠;徐立云;劉雪梅;張劍;曾法力;黃華;張泓
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于計算機輔助機械設計技術領域，涉及可重構機床設計的方法。

背景技術

可重構制造系統是一種具有主動適應外界環境變化和被動響應系統內部擾動兩大功能的 制造系統，它能夠在現有系統的基礎上通過系統構件的重構，改變系統的結構，從而調整系 統的功能和生產能力以適應產品品種的變化或市場需求量的變化。可重構制造系統，其6個 特征分別為模塊化，開放性，可擴展性，可集成性，可轉變性，客戶定制，可診斷性。其中 模塊化是可重構制造系統的最核心特征。可重構制造系統由上層的規劃調度控制器和底層的 可重構機床組成。可重構機床作為可重構制造系統的最小單元，根據制造系統的工序需求和 重構能力確定可重構機床必須具有的基本功能和結構配置，同時需要設計一些具有可重構能 力的機床模塊，并在機床模塊庫中選擇合適的機床模塊合成滿足功能需求(包括運動和結構) 和完成結構配置，實現資源在整個生命周期的可重用，最大化利用現有的資源，為了實現機 床結構的定制化柔性，需要根據可重構制造系統的工序需求和重構能力確定可重構機床必須 具有的基本功能和結構配置，并在模塊庫中選擇合適的機床模塊合成滿足功能需求(包括運 動和結構)和完成配置。

經對現有技術的文獻檢索發現，Yong-Moon教授在《Transactions?of?the?ASME》(美國機 械工程師協會學報)(2002年5月，V124第480頁)上發表的“Design?of?Reconfigurable?Machine Tools”(可重構機床設計)，該文中提出可重構機床的運動合成方法，不足之處是僅從可重構 機床運動的可行性角度出發，該方法應用了圖論來合成配置，盡管這些研究顯示了圖論在機 床配置設計中的潛力，但是它們對圖表達和物理機械模塊之間的關系沒有作更進一步的研究， 更沒有考慮其他方面的設計要求，如可重構機床設計的模塊劃分和相應模塊的功能設計。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種基于模塊化的可重構機床設計方法，使 其從模塊化的可重構機床及計算機輔助軟件相集成的角度，在構建機床結構時，同時對機床 和控制器進行運動及相關配置實現控制模塊的快速重構。

本發明是通過以下的技術方案實現的，本發明包括如下步驟：

步驟一，基于參數化設計的模塊創建；

指針對不同可重構機床類型：加工中心、銑床、磨床、鉆床、車床和拉床等，對可重構 機床的各個模塊進行參數化設計，根據機床大類建立參數化功能模塊庫：床身、立柱、工作 臺、主軸、刀庫、轉臺和滑臺等，基于參數化設計的模塊創建為可重構機床系統設計建立基 礎。

步驟二，模塊編碼系統研究，利用遺傳算法對各模塊進行系統編碼；

所述模塊編碼系統研究是指：對于建立的參數化設計的模塊進行合理編碼，利用數值編 碼系統對各個模塊進行系統分類編碼，有利于后期可重構調用，建立基于遺傳算法的模塊分 類模型可以更直觀的表達可重構機床所需執行的運動的順序和關系。

自適應遺傳算子操作：

在進化過程中，為保證不陷入局部最優，引入適應度變化率參數CR來衡量上下兩代種群 的變化：