[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工方法與系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211217414.0
• 申請日: 2022-10-03
• 公開（公告）號: CN115576271A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 夏偉;王宏楊;劉獻禮;李榮義;岳彩旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

1.一種基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采集機床及其部件的動作信息和位置信息；

2)根據(jù)步驟1)采集的信息，搭建數(shù)字孿生虛擬場景，在虛擬的數(shù)字空間中建模一個與物理空間一一對應的映像模型，通過通訊協(xié)議使物理空間和數(shù)字空間的機床加工動作一致；

3)在數(shù)字孿生虛擬場景中，采用包圍結構法和碰撞檢測法消除加工過程中的空行程；

4)在數(shù)字孿生虛擬場景中，在刀具切削工件的過程中，通過實體布爾求差法得到實時的切削深度和切削寬度，將將切削體積的變化值作為輸入至學習模型作為輸入至學習模型，獲得控制數(shù)控機床自主尋找最優(yōu)的進給倍率；

5)通過虛擬環(huán)境與機床的通訊控制機床的進給倍率，實現(xiàn)數(shù)字孿生虛擬場景反控機床，從而實現(xiàn)數(shù)控機床的自適應加工。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工方法，其特征在于，所述步驟3)中采用包圍結構法和碰撞檢測法消除加工過程中的空行程，具體如下：

在數(shù)字孿生虛擬場景中，建立加工場景的包圍結構，通過碰撞檢測法檢測刀具走刀路徑是否發(fā)生碰撞，未碰撞時用快速進給，發(fā)生碰撞時，先暫停刀具進給后用慢速進給，使得消除加工過程中空行程。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工方法，其特征在于，所述學習模型為輸入為實時切削體積變化值，輸出為最優(yōu)的進給倍率的學習模型。

4.一種基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工系統(tǒng)，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集機床及其部件的動作信息和位置信息；

數(shù)字孿生虛擬場景搭建模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的信息，在虛擬的數(shù)字空間中建模一個和物理空間一一對應的映像模型，通過通訊協(xié)議使物理空間和數(shù)字空間的機床加工動作一致；

空行程消除模塊，用于在數(shù)字孿生虛擬場景中，采用包圍結構法和碰撞檢測法消除加工過程中刀具的空行程；

進給倍率確定模塊，用于在數(shù)字孿生虛擬場景中，在刀具切削工件的過程中，通過實體布爾求差法得到實時的切削深度和切削寬度，將切削體積的變化作為輸入至學習模型，獲得控制數(shù)控機床自主尋找最優(yōu)的進給倍率；

自適應加工控制模塊，用于通過虛擬環(huán)境與機床的通訊控制機床的進給倍率，實現(xiàn)數(shù)字孿生虛擬場景反控機床，從而實現(xiàn)數(shù)控機床的自適應加工。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工系統(tǒng)，其特征在于，所述空行程消除模塊中采用包圍結構法和碰撞檢測法消除加工過程中的空行程，具體如下：

在數(shù)字孿生虛擬場景中，建立加工場景的包圍結構，通過碰撞檢測法檢測刀具走刀路徑是否發(fā)生碰撞，未碰撞時用快速進給，發(fā)生碰撞時，先暫停刀具進給后用慢速進給，使得消除加工過程中空行程。

6.根據(jù)權利要求4所述的基于數(shù)字孿生的數(shù)控機床自適應加工系統(tǒng)，其特征在于，所述進給倍率確定模塊中學習模型為輸入為實時切削體積變化值，輸出為最優(yōu)的進給倍率的學習模型。