一种工艺规程的自动生成方法技术

本发明专利技术公开了一种工艺规程的自动生成方法，通过待加工件的毛坯模型及成品三维模型计算比对，将加工域分成基本的加工单元，通过基本加工单元之间的层次关系与联系，对每个基本加工单元联系对于的类别知识库，通过用户输入的加工条件、加工要求这些加工的初始条件，开始结合知识库及按照约定的知识文法结构进行逆向推理，一步步完善加工工艺规程的每一项参数，对于已经给出的加工条件，按照用户提供的进行填充，而遇到未知的而用户并未给出的参数，通过知识出现的频率为优先级进行推荐和自动填充，直至逆向推理至该工艺规程的整个文法结构完全填充完毕，最终输出为文本格式或者数据库文件格式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工艺规程的自动生成方法，属于机械加工工艺领域

技术介绍
工艺规程的生成一直以来都是企业信息化中重要的一环，过去，传统的加工工艺设计方法依靠人工设计，存在着诸如任务繁琐，重复工作量大，效率低，设计周期长，工艺设计质量受工艺人员的经验和技术水平限制等诸多弊端，已严重阻碍了现代制造业的发展。另一方面，机械产品加工工艺规划是一个基于知识和经验的复杂活动,不同的设计者对同一设计问题可能采用不同设计方法，编制工艺规程的过程中需手工处理大量的图形信息、数据信息、文字信息，这不仅加大了工艺设计工作量，也对工艺设计人员的加工技术和加工经验有比较高的要求。近些年来，知识库的构建技术得到了很好的发展，知识库的构建很好地发挥了信息化对于机械加工制造业进行快速工艺规划和制造能力的促进作用，许多新的研究成果都相继被国内外的专家学者提出，通过比较实用清晰的表达以及工艺知识的有效管理，帮助工艺人员在设计工艺规程的时候能够将加工过程中的方法选择、工艺路线排序、定位基准决策、以及如何选择加工设备、切削参数、刀具、加工余量等知识存入知识库，进行知识库的动态扩充，作为工艺知识管理的基本工具工艺知识库管理系统的首要作用就是取代人工进行工艺手册及资料或者已经设计出来的工艺实例的查阅，知识库系统的一般工作框架见图1所示。若能更进一步开发其自动工艺决策的功能，一方面工艺规程设计的工作效率将大大提高，一方面也能够让经验不足的工艺人员设计出专家水准的工艺规程。在过去的二十多年里,数据库技术和人工智能理论作为计算机科学与技术的两个不同领域,获得了很大的发展，近年来围绕信息智能处理这一方向，它们的结合更为密切。一方面，随着数据库理论的深入研究,为了克服数据库模型在表达能力方面的不足，加强语义知识成分，使数据库具有推理能力，己经提出了若干更高抽象层次的概念模型，有的己利用了相应的知识表达方式，这和从人工智能角度提出的若干知识表达方式十分相似，另一方面，无论是人工智能理论本身，还是人工智能的技术和应用，都有一个以知识来描述完成智力行为的能力的问题，即如何建立知识库的问题，在这样的前提下，20世纪80年代以来，数据库系统和人工智能的研究，包括形式语言、自然语言处理方面的概念和技术的进步，汇聚到一点就是知识库系统的研究、开发与应用，以知识库系统为基础，美国和欧洲己在大型知识库系统的开发上投入了巨额的人力和财力，目标是建立大型的、易维护的和可重用的知识库系统影响较大的有美国军方DARRA投资的HPKB及欧洲数国联合开发的BIROW目前，知识库系统己在决策支持系统、专家系统、CAD，办公室自动化等方面取得了很好的应用，可以预见其旺盛的生命力和美好前景，在机械设计领域,知识库系统的研究也逐渐起步，主要研究集中在计算机辅助设计领域,涉及到设计知识、协同设计、虚拟设计等方面。现阶段知识库技术方案的研究主要包括这几个方面：(1)知识表达的研究知识表达是知识库系统的核心之一，语义网络、产生式规则、框架以及面向对象表示法都是被广泛采用的知识表达方式，它们有各自的侧重点,有各自突出的优点和弱点，知识表达始终是知识库系统研究的热门话题。(2)面向对象技术在知识库系统中的应用知识库研究是理论驱动的，而面向对象数据库是典型的应用驱动的，因而它们在很多方面是互补的。但从本质上看,知识库系统和面向对象技术都追求与人们认识问题和思考问题相似的解决问题的方法，知识库系统可在数据库基础上添加推理机制来实现，而推理是人脑思维的特征之一，面向对象技术是要求问题空间与问题求解空间(程序、数据库系统等)的一致，它把客观世界的事物看作一个个对象，它们都符合于人们对世界的原本的看法和映像，并在此基础上取得问题的描述与解决办法，因此，面向对象技术中的对象以及消息传递等概念对于知识表达是非常合适的，已经有这方面的探索和实践，但要使知识库系统与面向对象技术完美结合，还需要做不少工作，包括结合的形式，模型的建立等等。(3)神经网络在知识库系统中的应用按照神经网络的观点，人类的思维本质上是并行分布的处理模式、神经网络的知识获取是在给定输入和输出模式的前提下，通过学习过程自动调节网络中结点间联结的权值来完成的，因此，神经网络在理论上可以解决目前在人工智能和知识库系统中普遍存在的问题，在知识库系统中运用神经网络方法，己经获得了一定的应用，并且会成为今后发展的方向之一。(1)通过工艺人员的人工手动进行工艺规程设计的工作效率较低，而且不同的设计者对同一设计问题可能采用不同设计方法，工艺规程设计的质量对工艺人员经验水平依赖性高，难以避免人为因素导致的工艺方案质量不稳定；(2)传统的知识库技术能力有限，随着知识库系统的应用领域需进一步扩大，狭义知识库的作用范围难以满足加工领域日益复杂的零件加工方案设计要求及高生产加工效率的工作进度需求；(3)程序跟知识的融合，随着复杂问题的不断涌现，导致用一个统一的算法模式解决所有问题的难度加大，同时出现问题知识与算法都需要进行更新修正，工作量大且难度较高。传统知识库多用于供工艺人员进行工艺规程设计时提供工艺设计相关知识，以辅助人进行工艺设计，虽能为工艺设计工作提供一定便利，但并不能从根本上解决问题。工作效率仍旧不高，需要进一步延伸计算机技术的运用，实现工艺规程的自动生成用于数控加工程序及工艺性分析的自动进行，真正工艺规程的高效制定。知识库是知识存储和管理的常见工具，而当前知识库系统开发主要被用于设计人员在进行工艺规程设计时提供知识支持，充当类似于电子机械手册的作用，还是一个辅助人工进行工艺规程设计的角色，系统用户使用知识库系统，可以方便快捷地通过主界面的知识查询模块对机械产品概念设计知识进行浏览和检索，查询机械产品设计时所需要的知识，其所能发挥的作用没有被充分开发和利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，以扩充知识库的辅助工艺规程设计的功能为能够通过设计一个解释分析程序来结合用户的加工条件和加工要求为加工初始条件进行逆向推理，比对匹配，根据知识积累中知识出现的频率进行未知条件的自动优先级推荐和工艺填充，自动生成工艺规程为主线。从前期的工艺资料的收集、归纳、规定知识的表示形式开始，到基于此建立起分类知识库。只需要通过待加工件的毛坯模型及成品三维模型计算比对，将加工域分成基本的加工单元，通过基本加工单元之间的层次关系与联系，对每个基本加工单元联系对于的类别知识库，通过用户输入的加工条件、加工要求这些加工的初始条件，开始结合知识库及按照约定的知识文法结构进行逆向推理，一步步完善加工工艺规程的每一项参数，比如加工机床的选择、加工刀具的选择、加工参数的选择(转速、切深、进给率)等。对于已经给出的加工条件，按照用户提供的进行填充，而遇到未知的而用户并未给出的参数，这是前期的知识积累和获取就发挥作用了，通过知识出现的频率(后续定义为词频)为优先级进行推荐和自动填充，直至逆向推理至该工艺规程的整个文法结构完全填充完毕，整个工艺规程也就至此设计完成了，最终以两种文件格式：一种是文本格式，将整个推理过程填进一张生产中实际使用的工艺规程表格，供用户参考及审核整个推理及工艺规程制定的过程；另一种则是数据库可以调用的数据库文件格式，供数据库后续进一步进行数控加工自动编程的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工艺规程的自动生成方法，包括以下几个步骤：步骤一：用户输入成品三维模型和毛坯三维模型，通过毛坯和成品的三维模型比对，得出加工域，分析加工域，划分加工域，得到加工域里面包含的要加工的槽元、圆柱体、球体、轮廓、面元中的一种或多种基本加工单元；步骤二：建立基本加工单元之间的层次关系及联系，加工单元之间设有加工先后的顺序，具体操作为：根据实际加工情况和工艺人员的经验建立基本加工单元之间的层次关系和联系，以基本加工单元为单位把整个加工工艺过程划分成几个加工阶段；步骤三：确定输入数据；输入数据分为两种，第一种为：把步骤二中以基本加工单元为单位把整个加工工艺过程划分成几个加工阶段的数据作为输入；第二种为系统工作的另一种输入方式的补充：由用户直接输入、加工要求及加工条件作为输入；步骤四：确定输出文件；针对第一种输入数据，调用解释机制，系统的解释机制调用按照领域建立的类别知识库提供知识库中与步骤一中的加工情况相匹配的工艺数据，根据工艺数据，给出输出，输出以两种格式的工艺规程文件表示，一种步骤一步骤二到生成步骤三的工艺过程文件，另一种是以数据库文件格式存储的数据库文件；针对第二种输入数据，调用解释机制，系统的解释机制调用按照领域建立的类别知识库提供知识库中与步骤四中的加工要求及加工条件相匹配的工艺数据，根据工艺数据，给出输出，输出以两种格式的工艺规程文件表示，一种步骤一步骤二到生成步骤三的工艺过程文件，另一种是以数据库文件格式存储的数据库文件。...

【技术特征摘要】
1.一种工艺规程的自动生成方法，包括以下几个步骤：步骤一：用户输入成品三维模型和毛坯三维模型，通过毛坯和成品的三维模型比对，得出加工域，分析加工域，划分加工域，得到加工域里面包含的要加工的槽元、圆柱体、球体、轮廓、面元中的一种或多种基本加工单元；步骤二：建立基本加工单元之间的层次关系及联系，加工单元之间设有加工先后的顺序，具体操作为：根据实际加工情况和工艺人员的经验建立基本加工单元之间的层次关系和联系，以基本加工单元为单位把整个加工工艺过程划分成几个加工阶段；步骤三：确定输入数据；输入数据分为两种，第一种为：把步骤二中以基本加工单元为单位把整个加工工艺过程划分成几个加工阶段的数据作为输入；第二种为系统工作的另一种输入方式的补充：由用户直接输入、加工要求及加工条件作为输入；步骤四：确定输出文件；针对第一种输入数据，调用解释机制，系统的解释机制调用按照领域建立的类别知识库提供知识库中与步骤一中的加工情况相匹配的工艺数据，根据工艺数据，给出输出，输出以两种格式的工艺规程文件表示，一种步骤一步骤二到生成步骤三的工艺过程文件，另一种是以数据库文件格式存储的数据库文件；针对第二种输入数据，调用解释机制，系统的解释机制调用按照领域建立的类别知识库提供知识库中与步骤四中的加工要求及加工条件相匹配的工艺数据，根据工艺数据，给出输出，输出以两种格式的工艺规程文件表示，一种步骤一步骤二到生成步骤三的工艺过程文件，另一种是以数据库文件格式存储的数据库文件。...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫光荣，余丹，刘乐，臧根奥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11