[發(fā)明專利]一種與人共融的鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811202350.0
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109298681A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程剛;孟雨彤;顧偉;郭鋒;金祖進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 山東中衡光電科技有限公司
• 主分類號: G05B19/4097
• 分類號: G05B19/4097
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開了一種與人共融的鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)及方法，包括智能人機(jī)語音交互模塊、工控機(jī)、多軸運(yùn)動控制器、可編程邏輯控制器、數(shù)據(jù)采集卡、動平臺驅(qū)動單元、刀具架驅(qū)動單元、柔性液壓支撐單元、旋轉(zhuǎn)平臺控制單元和監(jiān)測單元，通過智能人機(jī)語音交互模塊和工控機(jī)進(jìn)行人機(jī)的語音交互，然后工控機(jī)通過多軸運(yùn)動控制器和可編程邏輯控制器對動平臺驅(qū)動單元、刀具架驅(qū)動單元、柔性液壓支撐單元和旋轉(zhuǎn)平臺控制單元進(jìn)行控制，從而完成鏡面加工的過程，本發(fā)明無需按照設(shè)定的加工程序持續(xù)加工，技術(shù)人員能對加工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使技術(shù)人員和加工設(shè)備相互關(guān)聯(lián)，通過語音交互使二者協(xié)作共同完成鏡面加工工作，從而有效提高鏡面加工的精度和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)及方法，具體是一種與人共融的鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，光學(xué)鏡片作為一種精密元件在各種光學(xué)儀器以及航空航天設(shè)備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，隨著對它的表面質(zhì)量要求不斷提高，鏡面加工設(shè)備也在逐步地更新?lián)Q代。

隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控加工設(shè)備層出不窮，其具有加工效率高、精度高，但是現(xiàn)有的數(shù)控加工設(shè)備均是固化的加工程序，所以在加工過程中其沒有處理突發(fā)事件的能力、學(xué)習(xí)能力和判斷能力，技術(shù)人員只能通過鍵盤和鼠標(biāo)發(fā)送指令，數(shù)控加工設(shè)備直接根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的加工程序，這種方式的人機(jī)交互性差。即使在加工過程中出現(xiàn)問題，技術(shù)人員也無法及時(shí)對加工過程進(jìn)行調(diào)整；目前人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是共融機(jī)器人的出現(xiàn)，由于共融機(jī)器人能對人發(fā)出的指令進(jìn)行執(zhí)行并反饋相應(yīng)信息，使得人機(jī)交互性大大提高，如能將共融機(jī)器人加入到鏡面加工設(shè)備將會大大提高鏡面加工的精度和效率；因此如何設(shè)計(jì)一種共融機(jī)器人和鏡面加工設(shè)備結(jié)合的控制系統(tǒng)是本行業(yè)亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種與人共融的鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)及方法，在鏡面加工過程中技術(shù)人員能實(shí)時(shí)對加工參數(shù)通過語音進(jìn)行調(diào)整，從而有效提高鏡面加工的精度和效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種與人共融的鏡面加工設(shè)備控制系統(tǒng)，包括智能人機(jī)語音交互模塊、工控機(jī)、多軸運(yùn)動控制器、可編程邏輯控制器、數(shù)據(jù)采集卡、動平臺驅(qū)動單元、刀具架驅(qū)動單元、柔性液壓支撐單元、旋轉(zhuǎn)平臺控制單元和監(jiān)測單元；智能人機(jī)語音交互模塊與工控機(jī)傳輸連接，工控機(jī)分別與多軸運(yùn)動控制器、可編程邏輯控制器和數(shù)據(jù)采集卡傳輸連接；所述的多軸運(yùn)動控制器輸出端與動平臺驅(qū)動控制單元和刀具架驅(qū)動控制單元輸入端連接；動平臺驅(qū)動單元和刀具架驅(qū)動單元均與鏡面加工設(shè)備的兩個(gè)并聯(lián)機(jī)械手連接，所述可編程邏輯控制器的輸出端與柔性液壓支撐單元和旋轉(zhuǎn)平臺控制單元的輸入端傳輸連接；所述的數(shù)據(jù)采集卡與監(jiān)測單元傳輸連接。

進(jìn)一步，所述智能人機(jī)語音交互模塊用于技術(shù)人員與鏡面加工設(shè)備的自然交互，智能人機(jī)語音交互模塊主要由語音采集單元、語音識別單元、語音控制單元、語音合成單元和語音播放單元組成，語音采集單元與語音識別單元連接，語音識別單元與語音控制單元連接，語音控制單元分別與工控機(jī)和語音合成單元連接，語音合成單元與語音播放單元連接。

進(jìn)一步，所述工控機(jī)內(nèi)設(shè)有智能數(shù)據(jù)庫和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，智能數(shù)據(jù)庫用于存儲鏡面加工的各種經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器為基于Takagi-Sugeno模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入為數(shù)據(jù)采集卡采集到的實(shí)時(shí)加工數(shù)據(jù)以及通過智能語音模塊解碼得到的控制指令，為了提高控制精度所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)為五層，其中第一層為輸入層，輸入量為數(shù)據(jù)采集卡采集到的實(shí)時(shí)加工數(shù)據(jù)，輸入量為各個(gè)傳感器所檢測到的溫度、壓力、力、振動、速度、位置等參數(shù)；第二層為輸入隸屬度函數(shù)，采用高斯函數(shù)作為輸入隸屬度函數(shù)；第三層為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊規(guī)則層，充當(dāng)前置條件與后續(xù)層面推理之間的聯(lián)系，該層每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一條模糊規(guī)則，用來匹配模糊規(guī)則前件，計(jì)算出每條規(guī)則的適用度；第四層為推理層，實(shí)現(xiàn)推理計(jì)算；第五層為輸出層，也是反模糊化層，實(shí)現(xiàn)清晰化計(jì)算，達(dá)到精確化控制。