一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)及方法，專家系統(tǒng)包括人機(jī)交互單元、生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫、生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元和系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出單元，人機(jī)交互單元提供人機(jī)交互式操作界面，人機(jī)交互式操作界面接收用戶輸入的坯料參數(shù)以及成行件的目標(biāo)特征，生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫導(dǎo)出擺輾機(jī)的生產(chǎn)工藝規(guī)則，生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元將用戶輸入的信息以及安裝在擺輾機(jī)上的電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)與生產(chǎn)工藝規(guī)則進(jìn)行匹配，得到擺輾成形過程中最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，并導(dǎo)出到擺輾機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對擺輾機(jī)的實(shí)時控制。本發(fā)明專利技術(shù)有效提高擺輾機(jī)的生產(chǎn)效率、自動化以及智能化程度；專家系統(tǒng)和方法結(jié)合實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化配置及智能控制。

Expert system and method for automatic production of four track rotary forging machine

An expert system for track four rotary forging machine production process automatic generation method and expert system, including the man-machine interaction unit, production process parameters and process parameters of knowledge base system configuration reasoning unit and a data output unit, a man-machine interaction unit provides man-machine interactive interface, user input parameters of blank man-machine interactive operation interface and target feature in the production process, production process knowledge base derived rule parameters of rotary forging machine, process parameter configuration reasoning unit will input information of a user and installation, in the current sensor, rolling machine hydraulic sensor to collect the data and production process rules, the optimal process parameters of rotary forging process. And exported to the rotary forging machine control system, realizes the real-time control of the rotary forging machine. The invention effectively improves the production efficiency, automation and intelligence degree of the rotary forging machine, and combines the expert system and the method to realize the optimized allocation and the intelligent control of the production technological parameter.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及工業(yè)生產(chǎn)的智能控制領(lǐng)域，具體涉及一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
擺動輾壓簡稱擺輾，其主要工藝有熱擺輾，冷擺輾、溫?cái)[輾和擺輾鉚接。擺動輾壓有著省力、節(jié)材、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的工藝。世界上的第一臺擺輾機(jī)—Slick機(jī)于1906年在美國問世。其專利技術(shù)者M(jìn)idvale&Ordance公司副總裁E.E.Slick早在1900年以前就提出了擺輾加工的工藝。此后的很長一段時間內(nèi)，但由于模具壽命、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益等諸多原因，擺動輾壓技術(shù)的發(fā)展在二十世紀(jì)六十年代前都比較緩慢。六十年代之后，由于該技術(shù)的因具有省力和精度高，產(chǎn)品可靠，能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等諸多特點(diǎn)得到了人們的重視。世界上各國都積極從事研究與生產(chǎn)，在世界各地的發(fā)展也比較快速，目前世界上已有美國、英國、前蘇聯(lián)、波蘭、捷克、匈牙利、瑞士、法國、日本、德國、印度等國家在從事擺動輾壓技術(shù)的研究和生產(chǎn)實(shí)踐工作。擺輾機(jī)及其微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展相比于設(shè)備和工藝的發(fā)展起步較晚，但由于其本身能提高尺寸精度、生產(chǎn)效率、操作安全、實(shí)現(xiàn)自動化等好處，隨著科學(xué)的發(fā)展和擺輾設(shè)備的發(fā)展，電子控制在擺輾設(shè)備中得到了越來越多的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展以及智能化的產(chǎn)生為工業(yè)產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。擺輾設(shè)備作為生產(chǎn)中經(jīng)常使用到的鍛壓設(shè)備，其控制技術(shù)也有很大的發(fā)展。最早基于擺輾設(shè)備的控制系統(tǒng)是由瑞士Schmid公司與日本工株式分別生產(chǎn)的針對獨(dú)立擺輾設(shè)備自動化控制系統(tǒng)，并將生產(chǎn)率提高到每分鐘四到十二件。緊接著，俄羅斯和美國都對自產(chǎn)的擺輾生產(chǎn)線研制了一套完善的控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的控制動作包括預(yù)先加熱、自動上下料以及滑塊進(jìn)給等，提高了產(chǎn)線的工作效率。美國在擺輾技術(shù)的控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了更多的功能，通過對AGW125擺輾設(shè)備自動控制系統(tǒng)的完善，實(shí)現(xiàn)了從毛坯到成型的一體化生產(chǎn)，同時，為改擺輾設(shè)備設(shè)置自動冷卻和潤滑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了AGW125擺輾成型的一體化生產(chǎn)控制。在國內(nèi)針對擺輾設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程中，對擺輾設(shè)備的控制停留在電子控制技術(shù)層面，主要通過電機(jī)控制按鈕實(shí)現(xiàn)對擺輾滑塊進(jìn)給運(yùn)動實(shí)現(xiàn)點(diǎn)觸式控制。國內(nèi)學(xué)者羅蘭、葉寒、蔡改貧等學(xué)者分別根據(jù)擺動輾壓成型時滑塊動作過程利用PLC控制技術(shù)以及限位開關(guān)等實(shí)現(xiàn)了對擺輾成型滑塊進(jìn)給運(yùn)動的控制。針對國內(nèi)擺輾控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，擺動輾壓的數(shù)控技術(shù)還有待進(jìn)一步深入的研究使擺輾成型具備更高的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。由于國內(nèi)擺輾設(shè)備大多使用繼電器電子控制或者是利用PLC和限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制，這些控制方法使得控制系統(tǒng)具備單一針對性，不能靈活的運(yùn)用于其它擺輾系統(tǒng)中，一旦擺輾設(shè)備損壞，相應(yīng)的控制系統(tǒng)也就隨之報(bào)廢。使用PLC與位移傳感器的結(jié)合將使得控制系統(tǒng)具備更大的靈活性，用戶調(diào)整PLC程序以及對應(yīng)的位移工藝參數(shù)即可針對不同的工件進(jìn)行最優(yōu)擺輾成型加工。在此基礎(chǔ)上，使用工控設(shè)備作為上位機(jī)，增加人機(jī)交互界面，將使得整個控制更加人性化。同時也避免了對程序的修改這復(fù)雜的步奏，直接通過人機(jī)交互式操作界面的參數(shù)設(shè)置對PLC程序中相應(yīng)變量進(jìn)行對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了操作的簡單化。以此智能化與自動化的結(jié)合將更高效的實(shí)現(xiàn)擺輾成型過程，同時也對擺輾機(jī)運(yùn)動狀態(tài)起到了一定的監(jiān)測作用。現(xiàn)階段國內(nèi)外擺輾機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題：擺輾機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備控制方式基于PLC以及組態(tài)軟件，雖然實(shí)現(xiàn)了對擺輾機(jī)的生產(chǎn)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，但是并沒有提出生產(chǎn)工藝自動生成以及生產(chǎn)流程自動切換的專家系統(tǒng)，難以適應(yīng)多品種、小批量柔性化加工的生產(chǎn)要求，使得擺輾機(jī)的生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量合格率低、自動化以及智能化程度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的首要技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有擺輾機(jī)技術(shù)存在生產(chǎn)效率低、自動化以及智能化水平低的缺陷，提供一種生產(chǎn)效率高、自動化以及智能化程度高的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)；本專利技術(shù)進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是提供一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的方法。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，包括：人機(jī)交互單元：用于提供人機(jī)交互式操作界面，人機(jī)交互式操作界面用于接收用戶輸入的坯料參數(shù)(體積、齒形、厚度等)，成形件(螺旋錐齒輪、法蘭盤等)的目標(biāo)特征，以及接收安裝在擺輾機(jī)上的電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)(電流值、液壓值)；生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫：用于儲存擺輾成形生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝規(guī)則，所述生產(chǎn)工藝規(guī)則為成形件的目標(biāo)特征與生產(chǎn)工藝參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元：用于將用戶輸入的坯料參數(shù)以及成形件的目標(biāo)特征進(jìn)行處理，再將處理后的信息與生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的生產(chǎn)工藝規(guī)則進(jìn)行匹配，得到擺輾成形過程中最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)(軌跡、坯料溫度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量等)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出單元：用于將生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元推理出的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行處理，使其成為擺輾機(jī)控制系統(tǒng)識別的信號，并上傳至擺輾機(jī)控制系統(tǒng)中，通過對擺輾機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)對擺輾機(jī)的實(shí)時控制。按上述方案，所述人機(jī)交互式操作界面包括：參數(shù)輸入窗口：用于接收用戶輸入的坯料參數(shù)以及電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)目標(biāo)設(shè)置窗口：用于接收用戶輸入的成形件的目標(biāo)特征；高級用戶窗口：用于接收高級用戶或知識工程師對生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的專家知識進(jìn)行修改、更新操作指令。按上述方案，所述人機(jī)交互式操作界面還包括解釋模塊，解釋模塊用于在專家系統(tǒng)與用戶交互過程中，將推理過程的依據(jù)通過人機(jī)交互式操作界面反饋給用戶。按上述方案，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元還包括自學(xué)習(xí)模塊，自學(xué)習(xí)模塊用于更新和修改已有的規(guī)則，從而不斷擴(kuò)充生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫。按上述方案，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)至少包括擺頭軌跡、擺頭傾角、每轉(zhuǎn)下壓量、每轉(zhuǎn)最小下壓量、報(bào)警反饋值。按上述方案，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫的生產(chǎn)工藝規(guī)則表示形式為：Rule(規(guī)則序號，結(jié)論，規(guī)則類型，可信度因子)；當(dāng)坯料參數(shù)以及成形件的目標(biāo)特征與生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的生產(chǎn)工藝規(guī)則相匹配時，規(guī)則成立，并顯示在人機(jī)交互式操作界面上；根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)，生產(chǎn)工藝規(guī)則的類型至少包括擺頭軌跡規(guī)則、擺頭傾角規(guī)則、每轉(zhuǎn)下壓量規(guī)則、每轉(zhuǎn)最小下壓量規(guī)則和報(bào)警反饋規(guī)則，具體規(guī)則開發(fā)如下：1)擺頭軌跡規(guī)則的開發(fā)：圓軌跡適用于法蘭、制動盤回轉(zhuǎn)體零件的成形；直線軌跡適用于齒條長條形零件的成形；螺旋線軌跡適用于法蘭狀零件的成形；多葉玫瑰線軌跡適用于錐齒輪、離合器表面結(jié)構(gòu)零件的成形；2)擺頭傾角規(guī)則的開發(fā)：擺頭傾角有兩種參數(shù)，2°和3°，當(dāng)坯料屬于厚重件時，即工件的高徑比大于0.5的時候，選擇2°；當(dāng)坯料高徑比等于或低于0.5時，選擇3°；3)每轉(zhuǎn)下壓量規(guī)則的開發(fā)：每轉(zhuǎn)下壓量等于進(jìn)給速度乘以60再除以擺頭轉(zhuǎn)速，當(dāng)擺頭轉(zhuǎn)速低于30的時候，系統(tǒng)報(bào)警燈亮，并且在報(bào)警欄中提示擺頭轉(zhuǎn)速太小；當(dāng)擺頭轉(zhuǎn)速大于300時，系統(tǒng)報(bào)警燈亮，提示擺頭轉(zhuǎn)速過大，并且觸發(fā)程序終止信號；4)每轉(zhuǎn)最小下壓量規(guī)則的開發(fā)：根據(jù)坯料高度、坯料半徑以及擺頭傾角參數(shù)運(yùn)算得出每轉(zhuǎn)最小下壓量，當(dāng)實(shí)際每轉(zhuǎn)下壓量小于每轉(zhuǎn)最小下壓量時，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并在報(bào)警顯示欄中顯示每轉(zhuǎn)下壓量過小，并且觸發(fā)程序終止信號；5)報(bào)警反饋規(guī)則開發(fā)：專家系統(tǒng)將從擺輾機(jī)所采集到的“電流值”、“液壓值”(本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，包括：人機(jī)交互單元：用于提供人機(jī)交互式操作界面，人機(jī)交互式操作界面用于接收用戶輸入的坯料參數(shù)，成形件的目標(biāo)特征，以及接收安裝在擺輾機(jī)上的電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫：用于儲存擺輾成形生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝規(guī)則，所述生產(chǎn)工藝規(guī)則為成形件的目標(biāo)特征與生產(chǎn)工藝參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元：用于將輸入的坯料參數(shù)以及成形件的目標(biāo)特征進(jìn)行處理，再將處理后的信息與生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的生產(chǎn)工藝規(guī)則進(jìn)行匹配，得到擺輾成形過程中最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出單元：用于將生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元推理出的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行處理，使其成為擺輾機(jī)控制系統(tǒng)識別的信號，并上傳至擺輾機(jī)控制系統(tǒng)中，通過對擺輾機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)對擺輾機(jī)的實(shí)時控制。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，包括：人機(jī)交互單元：用于提供人機(jī)交互式操作界面，人機(jī)交互式操作界面用于接收用戶輸入的坯料參數(shù)，成形件的目標(biāo)特征，以及接收安裝在擺輾機(jī)上的電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫：用于儲存擺輾成形生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝規(guī)則，所述生產(chǎn)工藝規(guī)則為成形件的目標(biāo)特征與生產(chǎn)工藝參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元：用于將輸入的坯料參數(shù)以及成形件的目標(biāo)特征進(jìn)行處理，再將處理后的信息與生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的生產(chǎn)工藝規(guī)則進(jìn)行匹配，得到擺輾成形過程中最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)；系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出單元：用于將生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元推理出的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行處理，使其成為擺輾機(jī)控制系統(tǒng)識別的信號，并上傳至擺輾機(jī)控制系統(tǒng)中，通過對擺輾機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)對擺輾機(jī)的實(shí)時控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)交互式操作界面包括：參數(shù)輸入窗口：用于接收用戶輸入的坯料參數(shù)以及電流傳感器、液壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)；生產(chǎn)目標(biāo)設(shè)置窗口：用于接收用戶輸入的成形件的目標(biāo)特征；高級用戶窗口：用于接收高級用戶或知識工程師對生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的專家知識進(jìn)行修改、更新操作指令。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)交互式操作界面還包括解釋模塊，解釋模塊用于在專家系統(tǒng)與用戶交互過程中，將推理過程的依據(jù)通過人機(jī)交互式操作界面反饋給用戶。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)配置推理單元還包括自學(xué)習(xí)模塊，自學(xué)習(xí)模塊用于更新和修改已有的規(guī)則，從而不斷擴(kuò)充生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)至少包括擺頭軌跡、擺頭傾角、每轉(zhuǎn)下壓量、每轉(zhuǎn)最小下壓量、報(bào)警反饋值。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四軌跡擺輾機(jī)生產(chǎn)工藝自動生成的專家系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫的生產(chǎn)工藝規(guī)則表示形式為：Rule(規(guī)則序號，結(jié)論，規(guī)則類型，可信度因子)；當(dāng)坯料參數(shù)以及成形件的目標(biāo)特征與生產(chǎn)工藝參數(shù)知識庫中的生產(chǎn)工藝規(guī)則相匹配時，規(guī)則成立，并顯示在人機(jī)交互式操作界面上；根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)，生產(chǎn)工藝規(guī)則的類型至少包括擺頭軌跡規(guī)則、擺頭傾角規(guī)則、每轉(zhuǎn)下壓量規(guī)則、每轉(zhuǎn)最小下壓量規(guī)則和報(bào)警反饋規(guī)則，具體規(guī)則開發(fā)如下：1)擺頭軌跡規(guī)則的開發(fā)：圓軌跡適用于法蘭、制動盤回轉(zhuǎn)體零件的成形；直線軌跡適用于齒條長條形零件的成形；...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱春東，張闖，肖健，
申請(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42