[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床在線加工工件的自動識別和監(jiān)控方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910191880.4
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101710235A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄢萍;賀曉輝;易潤忠;何彥;劉飛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到機械制造業(yè)、信息處理技術(shù)領(lǐng)域，屬于制造執(zhí)行系統(tǒng)中信息采集及信號處理方法，具體涉及到數(shù)控機床上在線加工工件的自動識別和加工過程監(jiān)控方法。

背景技術(shù)

機械加工車間中工件加工進度信息以及過程監(jiān)控，是支持車間生產(chǎn)過程管理和優(yōu)化運行的重要信息之一。加工進度信息以及過程監(jiān)控包括很多內(nèi)容，其中最基本的是正在加工的工件信息和已加工完成的數(shù)量以及加工過程是否按照工藝加工技術(shù)參數(shù)要求加工。

目前，在部分自動化程度較高的車間中，已有采用條形碼、RFID、PLC、NC代碼中插入宏指令等方式，實現(xiàn)了加工進度信息的自動采集及上報。但在大多數(shù)傳統(tǒng)機械切削加工的車間中，由于設(shè)備本身的陳舊，生產(chǎn)加工進度信息還是采用“手工上報”等方式與企業(yè)管理與設(shè)計層進行信息的溝通，存在加工任務(wù)信息實時性差、容易出差錯、浪費人力資源等問題。另外，車間中經(jīng)常會出現(xiàn)多個不同的工件在一段時間內(nèi)同時在一臺機床上加工的現(xiàn)象，這也給統(tǒng)計帶來一定復(fù)雜性。同時由于目前工人的素質(zhì)問題，調(diào)查發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)工人為了加快任務(wù)的完成，擅自將加工參數(shù)改變，造成了大量廢品的現(xiàn)象，這也為作業(yè)車間的管理帶來了較大的難題。

中國專利ZL02113585.1公開了一種“網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)中多功能信息交互終端”，通過人機交互的方式，定期采集工件的加工進度信息，從一定程度上減輕了上述問題，但這種方式仍然受人為因素的影響。中國專利ZL200710078406.1公開的“基于機床功率信息生產(chǎn)計劃進度狀態(tài)的自動采集方法”，該方法依據(jù)機床主電動機功率信息及信息特征的變化與重復(fù)達到生產(chǎn)計劃狀態(tài)進度自動采集的目的，但這種方法只針對單一工件批量加工時，可有效的統(tǒng)計加工工件的件數(shù)，不能在混件加工時統(tǒng)計件數(shù)，該方法也不能監(jiān)控加工參數(shù)是否被改變。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是針對目前車間工件加工進度信息主要靠人工統(tǒng)計，且在混類加工時經(jīng)常出現(xiàn)統(tǒng)計出錯，以及對工人為加快加工進度擅自改變加工參數(shù)造成浪費等問題提出一種基于動態(tài)時間彎折和功率信息的數(shù)控機床在線加工工件自動識別和監(jiān)控方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種數(shù)控機床在線加工工件的自動識別和監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)建立工件加工特征模板庫：根據(jù)數(shù)控機床主軸加工功率的特性，選取一組反映機床加工狀態(tài)的多維功率信息特征向量，基于該向量形成在各種工件加工時的特征向量序列；對同一類工件的特征向量序列計算基于時間規(guī)正算法的匹配距離，并采用聚類算法進行處理形成該類別工件的加工功率信息特征模板；多種工件的特征模板形成模板庫；

2)自動識別和監(jiān)控：在加工工件時，將采集到的實時功率信息進行處理形成加工功率信息特征向量序列，將該序列與特征模板庫中的模板進行時間規(guī)正和匹配距離計算等處理，根據(jù)匹配距離的大小以及所設(shè)定的閾值，判斷加工工件的類別和監(jiān)控加工過程加工參數(shù)。

進一步的特征在于，上述步驟1)中，所述特征向量序列由訓(xùn)練器采用動態(tài)時間彎折法進行時間規(guī)正和匹配距離計算，并得到匹配對，采用具有時序關(guān)系的聚類算法將特征序列進行聚類處理；

設(shè)Ω為L個加工工件的功率信息訓(xùn)練序列的集合，Ω＝{X_i}，i＝1，2，…，L；其中，X_i為第i個加工工件的特征向量序列，Xi＝{X_i1，X_i2，…，X_iN}，其中，X_iN為第i個加工工件在N時刻的特征向量；

設(shè)Ω可以聚成NC個不同的類{ω_i，i＝1，2，...，NC}，使Ω=∪i=1NCωi,]]>根據(jù)實際情況NC的大小可以通過訓(xùn)練集中加工工件類型的總數(shù)來確定，或者根據(jù)聚類的準則自動確定；設(shè)ω_j，i^k表示一個j個加工工件類集合的第i個類，k為迭代次數(shù)，i＝1，2，...，j；k＝1，2，...，k_max為允許的最大迭代次數(shù)；