淺談數(shù)控管理相關(guān)論文
淺談數(shù)控管理相關(guān)論文
數(shù)控機床是制造業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟的加工母機,對經(jīng)濟的發(fā)展起著至關(guān)重要的推動作用。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的淺談數(shù)控管理相關(guān)論文，供大家參考。
淺談數(shù)控管理相關(guān)論文范文一：淺談數(shù)控車間集成管理技術(shù)及產(chǎn)品
目前，在我國已有相當數(shù)量的企業(yè)購置了數(shù)控設(shè)備，如數(shù)控車床、加工中心。通過調(diào)研，分析和比較，不難發(fā)現(xiàn)，就我國目前大多數(shù)的數(shù)控機床使用廠家來看，普遍應(yīng)用水平不高，生產(chǎn)準備(數(shù)控程序和機床刀具的準備)周期長，失誤率高，數(shù)控機床功能，尤其是特殊功能的開發(fā)應(yīng)用不夠，機床利用率低等問題。
一、操作水平低：
其實國內(nèi)廠家在購置數(shù)控機床，尤其是進口機床的過程中，對數(shù)控機床，特別是數(shù)控 系統(tǒng)的技術(shù)性和先進性都有相當高的要求，對數(shù)控機床的功能選擇也相當講究，力求越對越好。但設(shè)備在安裝運行后，其使用效果并不理想，操作人員對數(shù)控機床的操作僅限于所接受的培訓(xùn)水平，甚至更低。對數(shù)控機床的標準功能使用不足，對特殊功能的使用更無從談起，究其原因，主要是操作，編程和維修人員對數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)不夠多，理解不深，設(shè)備管理部門對設(shè)備的管理不當，對設(shè)備的相關(guān)人員職責(zé)劃分不清，設(shè)備的維修能力和水平也是重要的因素。其結(jié)果是，操作人員在怕承擔責(zé)任的心理壓力下，裹足不前。
二、編程水平低：
數(shù)控機床只是一個柔性的，靈活的生產(chǎn)工具，要想發(fā)揮其特點和優(yōu)勢，尤其是數(shù)控NC程序的強有力的支持。 目前，我國大多數(shù)數(shù)控機床的使用廠家，都還在使用數(shù)控機床上人工NC代碼輸入的方法，即使曾經(jīng)配置了APT語言的編程環(huán)境，由于其操作的復(fù)雜性，也都棄之不用。對于購買了各種各樣CAD/CAM系統(tǒng)的用戶，由于其運行環(huán)境大多數(shù)局限在工作站上，即使運行環(huán)境在微機上，也都安裝運行在產(chǎn)品設(shè)計部門。由于CAD/CAM系統(tǒng)的所有權(quán)問題，以及設(shè)計和生產(chǎn)部門管理上的脫節(jié)，使得CAD/CAM系統(tǒng)在實際生產(chǎn)加工中得不到充分利用或者設(shè)計部門編制的NC程序并不是根據(jù)最佳工藝生成的優(yōu)化加工程序。眾所周知，對于軸類零件，板金類零件的NC程序編制，相對來說，要簡單得多，人工編程能夠完成，而對于箱體類零件，尤其是復(fù)雜的型面，不規(guī)則的空間曲面，靠人腦有時都想象不出來，再去人工計算，靠人工編制NC程序，其結(jié)果不言而喻。因此數(shù)控機床的自動編程尤為重要。
三、刀具管理落后：
刀具系統(tǒng)作為參與制造活動的重要輔助工具，對數(shù)控機床的柔性、生產(chǎn)率以及產(chǎn)品制造的精密性和正確性起著舉足輕重的作用;同時，刀具又是較昂貴的消耗性資源，一般生產(chǎn)車間，尤其是數(shù)控機床較多的生產(chǎn)環(huán)境里，刀具的數(shù)量巨大，其中的組件也相當復(fù)雜，信息繁多，由于生產(chǎn)加工的需要，大量的刀具頻繁地在刀具庫和機床以及機床與機床之間流動和交換。傳統(tǒng)的刀具管理是將刀具的信息記錄在紙上，或記憶在人腦中，時間稍長，記錄的信息容易丟失，不同的使用者對刀具的信息不易掌握，刀具的信息管理跟不上,造成刀具的使用混亂，資源浪費，生產(chǎn)效率低下，更嚴重的結(jié)果是造成在制品的偏差過大、工藝偏離，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品報廢、影響生產(chǎn)周期。建立完整的刀具數(shù)據(jù)庫，將刀具系統(tǒng)的所有信息納入計算機中進行管理，建立無紙化的刀具管理系統(tǒng)是當務(wù)之急。
四、對數(shù)控機床的集成管理認識不足：
數(shù)控機床在我國的推廣使用已近二十年的歷史，目前主要還是集中在單機使用上，在單機使用積累了一定的經(jīng)驗后，對于擁有多臺數(shù)控機床的用戶，其單臺機床與外界計算機或不同數(shù)控機床之間的信息交流很少，數(shù)控NC程序與機床之間的交換，由最初的紙帶閱讀機，進而發(fā)展到利用軟盤驅(qū)動器的儲存在軟盤上的NC程序輸入計算機。
最新的發(fā)展是由外接計算機與數(shù)控機床通過RS-232C串行口直接連接，直接進行NC程序的快速，準確的傳輸，并且外接計算機可與多臺具有相同的或者不同控制系統(tǒng)的數(shù)控機床相連接，進行信息共享，并能管理多臺機床組成的數(shù)控工段內(nèi)的生產(chǎn)過程中的信息，以減少生產(chǎn)準備，尤其是數(shù)控NC程序的準備時間。隨著CAD/CAM, 集成管理軟件的成熟，以及對柔性制造系統(tǒng)的需求的增加，數(shù)控機床的使用，從單機使用到計算機集成管理是生產(chǎn)加工業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向。
正是基于機械加工業(yè)存在的上述問題,以及CAD/CAM系統(tǒng)新技術(shù)新概念的引用,MIS系統(tǒng),ERP系統(tǒng)的不斷引進,更進一步,CIMS技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展,車間底層的信息集成是重中之重。為此,我們設(shè)計開發(fā)了以下介紹的用于車間加工設(shè)備集成的各種產(chǎn)品。
淺談數(shù)控管理相關(guān)論文范文二：壓縮體素模型數(shù)控管理論文
0.引言
數(shù)控加工仿真的幾何建模的方法可歸納為直接實體建模法、離散矢量法、空間劃分法三類。直接實體建模法主要以CSG或B-Rep實體建模系統(tǒng)來進行仿真,該方法中涉及到大量的直接布爾減運算,效率非常低,對于復(fù)雜曲面的五坐標數(shù)控銑削加工仿真,這種方法更加顯得力不從心。離散矢量法提高了NC仿真的精度,但是隨著曲面復(fù)雜性的增加,曲面離散的點集也會隨之膨脹,大大增加了計算量,導(dǎo)致仿真的效率低下;另外離散矢量法不能進行加工過程的仿真,不能計算材料的去除率,而且光線與刀具掃描體的的求交運算也十分費時,仿真效率低下。實體建模法和離散矢量法的復(fù)雜性和效率低下的缺點促進了空間劃分法的發(fā)展和運用。空間分解建模法能夠大量的減少布爾運算量,所以效率較高。
Voxel建模是空間劃分中最常用的一種方法,該方法可以將布爾運算進一步降低,但是該方法一般需要較大的計算機內(nèi)存空間,而且仿真的精度受體素尺寸大小的影響較大。VonHook首先提出在圖像空間中利用深度元素(DepthElement簡稱Dexel)來表示物體,并將其應(yīng)用到數(shù)控仿真中,使得物體間的三維布爾運算簡化為一維的線性運算,具有極快的仿真速度,同時具有較好的仿真精度。但是Dexel模型只能沿著某一觀察方向進行仿真,變換觀察方向以后,模型需要重新生成,限制了其在復(fù)雜五軸仿真中的應(yīng)用。
本文提出一種基于三個方向Dexel模型的壓縮體素模型,不但具有Dexel模型的速度快、精度較高的優(yōu)點,而且有效地解決了傳統(tǒng)體素模型需求大量計算機內(nèi)存空間,單純Dexel模型又不能任意變換視角的缺點。結(jié)合模型的特點設(shè)計的優(yōu)化的MC表面提取算法,極大地加快了仿真結(jié)果的圖形顯示,較好地實現(xiàn)了五坐標數(shù)控銑削加工過程仿真。
1.壓縮的Voxel模型
1.1模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體素模型可以看成是二維光柵圖像在三維上的擴展,是3D均勻網(wǎng)格組成的結(jié)構(gòu)化體數(shù)據(jù)。每個網(wǎng)格是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的一個元素,一般稱之為體素(Vox2el)。用體素模型表示物體的時候,如果體素的某一個交點位于要表達的模型內(nèi)部,該點的屬性值為1,否則為0。體素模型只給出了每一個體素的位置信息,體素之間的拓撲關(guān)系由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(i,j,k,m)確定,m表示該體素相對于要表示物體的位置關(guān)系,1表示在實體內(nèi),0表示在實體外部。
為達到壓縮數(shù)據(jù)量的目的,在本文的體素模型的壓縮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,引入三個相互垂直的Dexel射線組,它們分別垂直于XOY、YOZ、XOZ坐標面,在每一個Dexel射線組中,各條射線位于正方形網(wǎng)格的交點上,按體素大小的距離均勻分布。每一條射線與實體的所有交點序列稱之為一個Dexel,每一個Dexel用一個鏈表表示,鏈表的每個節(jié)點表示射線與物體的交點。在鏈表的每一節(jié)點除了存儲位置信息之外還可以存儲其它的附加信息,如材質(zhì)信息、該點處的法矢、顏色等。同一方向的Dexel存儲于一個二維的數(shù)組中,如圖1(a)所示;整個體素模型由沿三個坐標軸方向的Dexel模型組成,如圖1(b)所示。
Dexel模型放棄了對于單個Voxel的信息,僅僅存貯沿射線方向物體材料發(fā)生變化的位置,所以相對于三維網(wǎng)格模型能節(jié)省大量的存儲空間;同時由于每個Dexel模型記錄了射線和物體的交點,因此,沿射線方向用浮點數(shù)可以比較精確地表示物體表面點的位置,較傳統(tǒng)體素模型相比,具有更高的仿真精度。
1.2模型的建立CAD的實體模型是零件的設(shè)計與制造模型,具有很高的造型精度,所以本文采用將實體模型離散的方法建立壓縮體素模型,其過程如下:
(1)在世界坐標系中,求取實體模型的最小包圍盒。
(2)以實體最小包圍盒的最小點(Xmin,Ymin,Zmin)為體素空間坐標系的原點,X、Y、Z坐標方向為正方向建立體素坐標系。原點同世界坐標系的偏移量由變量為Offsetx=Xmin,Offsety=Ymin,Offsetz=Zmin。
(3)由體素的大小d確定沿三個坐標軸方向的網(wǎng)格劃分數(shù):Nx=(Xmax-Xmin)/d;Ny=(Ymax-Ymin)/d;Nz=(Zmax-Zmin)/d。
(4)從體素坐標系的原點出發(fā),分別在垂直于XOY,XOZ,YOZ三個坐標平面的三維網(wǎng)格交點處構(gòu)造沿X,Y,Z軸方向的射線,依次求出每條射線和實體的交點序列,存儲于Dexel鏈表中,將同一方向的Dexel依次存儲于一個二維的Matrix之中,三個二維的Matrix構(gòu)成了一個完整的壓縮體素模型。
一般情況下,壓縮體素模型的存取在體素坐標系中進行平移、坐標變換、內(nèi)部數(shù)據(jù)處理等對外都是透明的。
2.在數(shù)控加工仿真中的應(yīng)用
在五坐標數(shù)控加工仿真中,刀具掃描體和零件毛坯之間的布爾運算量很大,耗費時間較長,仿真結(jié)果的圖形顯示也需要消耗大量的時間和硬件資源。所以,如何減少布爾運算量,加快圖形顯示的速度是影響加工過程仿真的一個關(guān)鍵因素。下面分別從這兩個方面討論壓縮體素模型所作的優(yōu)化。
2.1布爾操作由于壓縮形式的體素模型用三個方向的Dexel模型表示,兩個體素模型之間的布爾操作可轉(zhuǎn)化為對應(yīng)Dexel模型之間的一維深度值比較運算,其操作得到了簡化,布爾運算量同Dexel的數(shù)量成線性關(guān)系,同傳統(tǒng)體素模型相比,大大提高了布爾運算的效率。圖2中,A和B表示兩個Dexel模型,灰線部分表示有物質(zhì)(Steel),空白部分表示無物質(zhì)(Air)。圖2表達了兩個Dexel模型之間的cut、paste、xor布爾操作過程,比傳統(tǒng)單個體素模型的效率提高了很多。
2.2基于Marching-Cubes方法的表面三角網(wǎng)格優(yōu)化提取算法在基于體素模型的五坐標數(shù)控加工仿真過程中,為了讓用戶觀察到仿真工件在仿真過程中的變化,必須將布爾運算的結(jié)果持續(xù)地進行圖形顯示。這一過程是將離散的三維空間規(guī)則數(shù)據(jù)場轉(zhuǎn)化為計算機屏幕上的圖象的過程,一般可分為直接體繪制方法和間接體繪制方法兩類。直接體繪制方法計算量大,無法利用傳統(tǒng)的硬件繪制;變換觀測點以后,需要重新計算體數(shù)據(jù),所以顯示速度很慢。間接體繪制方法首先構(gòu)造中間幾何圖元,然后利用傳統(tǒng)的圖形學(xué)方法繪制,效率高,在加工過程仿真中用得較多。下面主要討論利用Marching-Cubes方法從本文介紹的壓縮體素模型提取表面三角網(wǎng)格的優(yōu)化算法。
傳統(tǒng)的MC算法分為兩個步驟,第一步確定8個頂點的材料信息,將此信息存儲于一個8位(Byte)變量中,每一個角點對應(yīng)于一個位(Bit)。
第二步中根據(jù)8個位值的不同,以此變量作為索引確定體素的狀態(tài)。體素總共有28=256種狀態(tài),可進一步簡化為14種狀態(tài)存儲于表格中。其它狀態(tài)可以通過旋轉(zhuǎn)、鏡像等操作從表中得到。
本文的壓縮模型沿每一個Dexel方向,僅僅存貯沿Dexel方向物體材料發(fā)生變化的位置,因此利用MarchingCubes方法提取仿真工件表面三角形網(wǎng)格時,可以直接跳過Dexel模型的全空部分(處于物體外部)和全實部分(處于物體內(nèi)部),直接從位于物體邊界的體素中提取表面三角形網(wǎng)格,大大地減少體素模型中材料檢查次數(shù)和查表次數(shù),加快了三角網(wǎng)格提取的速度。優(yōu)化提取算法流程如圖3所示。
模型試驗表明該優(yōu)化方法比傳統(tǒng)的MC方法速度一般可提高2～3倍。
3.應(yīng)用實例
本文介紹的壓縮體素模型,已經(jīng)成功運用于五坐標數(shù)控加工仿真之中,圖5為某型號葉輪的五坐標數(shù)控仿真過程。
在圖5(a)所示零件仿真加工中,采用本文介紹的壓縮體素模型,同采用傳統(tǒng)的體素模型相比,模型的數(shù)據(jù)量壓縮了8.14倍;切削過程中布爾運算速度提高了4.25倍;仿真結(jié)果的顯示中,根據(jù)壓縮模型特點而采用的優(yōu)化MC表面提取方法,使得表面提取速度比傳統(tǒng)MC方法提高了2.52倍。由于采用浮點數(shù)直接表示零件的表面點,比傳統(tǒng)體素模型具有更高的仿真精度。
4.結(jié)論
本文針對數(shù)控仿真中體素模型存在的問題提出了一種壓縮體素模型,對仿真模型的數(shù)據(jù)量有很大的壓縮,減少且簡化了布爾運算,加快了仿真的速度。根據(jù)模型特點設(shè)計的優(yōu)化表面網(wǎng)格提取算法進一步加快了仿真結(jié)果的顯示,同時具有較高的仿真精度,取得了較好的應(yīng)用效果。
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