發(fā)布時(shí)間：2021-10-28 19:40

　　作為智能制造的重要裝備之一,數(shù)控機(jī)床正朝著智能化、精密化、網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)發(fā)展�，F(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床加工普遍存在零件總加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、加工效率低下的問(wèn)題,而刀具與工件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間占總加工時(shí)間的比例高達(dá)70%,因此,對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具加工路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,不僅可以提高數(shù)控機(jī)床加工效率,還可以降低其成本。此外,由于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)不是一成不變的,因此,在加工路徑優(yōu)化過(guò)程中需要考慮數(shù)控機(jī)床的實(shí)時(shí)加工狀態(tài)。數(shù)字孿生體通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)仿真物理空間數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài),為上述問(wèn)題提供了有效的解決方案。本文以縮短數(shù)控機(jī)床加工行程進(jìn)而提高加工效率、減少加工時(shí)間為目標(biāo),深入研究數(shù)字孿生方法在數(shù)控機(jī)床加工路徑優(yōu)化中的應(yīng)用,主要的研究工作如下:（1）研究數(shù)字孿生機(jī)床建模方法及關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行三維輕量化建模的研究,實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生數(shù)控機(jī)床三維虛擬模型的構(gòu)建。針對(duì)數(shù)控機(jī)床加工路徑優(yōu)化問(wèn)題,對(duì)數(shù)字孿生機(jī)床的運(yùn)動(dòng)模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)感知及語(yǔ)義交互技術(shù)進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)以實(shí)驅(qū)虛、以虛控實(shí)數(shù)字孿生機(jī)床。（2）基于數(shù)字孿生機(jī)床模型,分別從加工路徑優(yōu)化的數(shù)學(xué)建模、優(yōu)化算法和孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真及驗(yàn)證三個(gè)方面對(duì)實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的數(shù)控機(jī)床加工路徑優(yōu)化方法... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)字孿

71.3.2加工路徑優(yōu)化研究現(xiàn)狀數(shù)控機(jī)床加工路徑優(yōu)化問(wèn)題由來(lái)已久，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了許多研究。數(shù)控加工在航空、電子電氣、模具加工等領(lǐng)域具有巨大的使用空間與價(jià)值，合理的加工路徑對(duì)于縮短加工時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、降低能耗等方面具有重要的意義，這也是目前制造業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)之一。目前大多數(shù)研究都將加工路徑優(yōu)化問(wèn)題抽象并轉(zhuǎn)化為旅行商（TravelingSalesmanProblem,TSP）問(wèn)題來(lái)解決的。很多研究中又把TSP稱(chēng)為旅行推銷(xiāo)員問(wèn)題，它是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中著名NP組合優(yōu)化問(wèn)題之一：假設(shè)有一個(gè)商人要到n個(gè)城市去旅行推銷(xiāo)，規(guī)定每個(gè)地點(diǎn)僅能旅行或到達(dá)一次，并且強(qiáng)制規(guī)定商人最終必須回到出發(fā)的起點(diǎn)位置，求商人旅行順序以達(dá)到實(shí)際所走路程最短的目的，如圖1-2所示。求解方法主要分為精確算法和近似算法兩大類(lèi)，精確算法的求解精度即尋優(yōu)能力相對(duì)較高，但隨著問(wèn)題規(guī)模的增加，其運(yùn)行時(shí)間、空間復(fù)雜度會(huì)以指數(shù)級(jí)的形式增加，因而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模問(wèn)題的求解；而近似算法計(jì)算量小，尤其是人工智能領(lǐng)域的智能算法[35-38]為路線優(yōu)化提供了新的解決思路，因此在使用智能的近似算法求解時(shí)，研究的主要關(guān)注點(diǎn)在提高算法的尋優(yōu)能力，即搜索精度方面。文獻(xiàn)[39]針對(duì)遺傳算法容易陷入局部最優(yōu)解的問(wèn)題，基于模擬退火算法思想，引入了一種自適應(yīng)的接受準(zhǔn)則，提高了算法的精度。文獻(xiàn)[40]通過(guò)引入貪心算法與變異算子，使用差分進(jìn)化的方法確定蟻群算法的各個(gè)參數(shù)，解決了在求解TSP中蟻群算法不易收斂的問(wèn)題。文獻(xiàn)[41]基于高效IPDULACO算法提高了算法精度，并通過(guò)實(shí)例計(jì)算統(tǒng)計(jì)該算法的偏差最大值為2.9%。北京濟(jì)南武漢太原成都西寧圖1-2TSP示例

12語(yǔ)義交互（語(yǔ)義識(shí)別）是實(shí)現(xiàn)虛擬空間與物理空間溝通的橋梁，一方面，物理空間的感知數(shù)據(jù)通過(guò)語(yǔ)義模型的轉(zhuǎn)換與識(shí)別后上傳送到虛擬空間，虛擬空間依據(jù)數(shù)據(jù)信息不斷更新其描述模型，使得DTMT能始終維持在高保真的狀態(tài)下；另一方面，語(yǔ)義模型將虛擬空間智能的決策轉(zhuǎn)換為控制指令，確保智能模型的指令能夠被物理空間數(shù)控中心有效的執(zhí)行。圖2-1DTMT基本架構(gòu)2.1.2數(shù)控機(jī)床三維建模MT_CNC三維建模是實(shí)現(xiàn)DTMT加工路徑仿真可視化的首要前提。目前被廣泛接受和常用的方法分為均勻有理B樣條與非均勻有理B樣條NURBS兩種：虛擬空間物理空間語(yǔ)義交互傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)控機(jī)床感知網(wǎng)絡(luò)感知信息控制指令語(yǔ)義模型以太網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)WIFI藍(lán)牙知識(shí)庫(kù)幾何模型功能模型物理模型歷史數(shù)據(jù)知識(shí)描述模型智能模型數(shù)據(jù)感知模型構(gòu)建

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]企業(yè)級(jí)刀具全生命周期管理系統(tǒng)研發(fā)[D]. 薛宏.重慶大學(xué) 2015
[5]機(jī)器人自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)離線任務(wù)規(guī)劃方法研究[D]. 陳亞麗.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]復(fù)雜零件工藝路線重用與優(yōu)化技術(shù)及在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[D]. 武軒.浙江大學(xué) 2014
[7]基于DXF文件的水切割機(jī)床軌跡優(yōu)化及仿真加工的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 盧婷婷.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3463254