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計算機輔助焊接工藝方向的研究綜述

2013-04-29 08:56:00王亞南
學子 2013年8期
關鍵詞:人工智能工藝結(jié)構(gòu)

王亞南

摘要: 計算機輔助工藝設計 (CAPP)是提高設計效率和工業(yè)生產(chǎn)率的理想工具 ,是聯(lián)系 CAD 與 CAM 的紐帶 ,也是實現(xiàn)計算機集成制造的關鍵因素之一。本文簡要概括了近幾年計算機輔助工藝設計 (CAPP) 的分類特點及發(fā)展趨及具體的開發(fā)軟件在此基礎上較詳細地回顧了國內(nèi)焊接工藝計算機輔助設計系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ,并針對焊接領域新一代 CAPP 應具備的功能作了簡要總結(jié)。

關鍵詞:CAPP 焊接

前言

實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和管理計算機化 ,目前已經(jīng)成為國內(nèi)外工廠企業(yè)的重要任務和目標。在工業(yè)生產(chǎn)中 ,新產(chǎn)品的開發(fā)和投產(chǎn)分為三個階段:產(chǎn)品設計、產(chǎn)品工藝規(guī)劃和產(chǎn)品制造。目前 ,這三個階段都在不同程度上實現(xiàn)了計算機化,相應地產(chǎn)生了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝設計(CAPP) 和計算機輔助制造 (CAM)。

1 CAPP 的研究狀況

1.1焊接領域CAPP研究狀況

作為工業(yè)生產(chǎn)中最重要的材料成型方法之一 ,焊接的應用遍及了航天、造船、化工、電力、建筑、汽車、微電子等領域 ,其質(zhì)量和可靠性直接關系到最終產(chǎn)品的性能與安全 ,其成本也在較大程度上影響到產(chǎn)品的最終成本。但是很長一段時間以來 ,焊接工藝的編制與管理主要靠傳統(tǒng)的手工方式完成。因而 ,在管理、檢索、編制和保存焊接工藝等工作上 ,不但造成了大量的重復性勞動 ,浪費了焊接工藝人員的精力 ,而且時常造成不必要的人為失誤 ,影響了生產(chǎn)質(zhì)量和制造成本。因此 ,焊接工作者早在 20 世紀 80 年代后期就在焊接工藝設計與管理中引進了 CAPP 技術。

1.2現(xiàn)有 CAPP 系統(tǒng)的不足

在過去的十多年中 , 國內(nèi)焊接領域?qū)?CAPP 系統(tǒng)的研究取得了很大的成績 ,許多企業(yè)實現(xiàn)了應用計算機編制和管理焊接工藝 。但還存在以下不足:

(1) 通用化程度低 ,各系統(tǒng)只能在特定的單位運行;

(2) 集成化程度低 ,不能或難于與 CAD、CAM 以及 MRP 集成;

(3) 功能不健全,多數(shù) CAPP 系統(tǒng)只能完成單純的工藝文件管理。

2 CAPP裝配工藝

焊接結(jié)構(gòu)裝配焊接工藝 (以下簡稱裝焊工藝) ,就是一個焊接結(jié)構(gòu)的實際生產(chǎn)過程 ,主要是指組成結(jié)構(gòu)件的零部件裝配焊接的先后次序及相應的裝配焊接內(nèi)容 ,即具體的加工工藝路線。而焊接結(jié)構(gòu)裝焊工藝的設計 ,就是通過對焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能的分析 ,對其整體裝焊工藝進行規(guī)劃 ,從而保證整體裝焊工藝的完整性和有效性的過程[1]。

2.1 智能化工藝生成平臺

隨著人工智能技術的發(fā)展,特別是專家系統(tǒng)技術、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡技術和模糊控制技術的發(fā)展,工藝決策過程的自動化取得了很大的進步。然而由于 CAPP 對生產(chǎn)環(huán)境的依賴性及其本身的復雜性,現(xiàn)有CAPP 系統(tǒng)存在著“先進的不實用 ,實用的不先進”問題。根據(jù)結(jié)構(gòu)相似性的程度,建立基于實例的工藝生成方式來智能化生成工藝,在生成的過程中,進行相應的借用零部件匹配代換、相關尺寸匹配代換及零部件信息的匹配檢測。對于批量生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)而言,當結(jié)構(gòu)變化很小,可以采用相應的相似工藝的方式來生成新工藝;對于為了適應市場快速發(fā)展而開發(fā)的產(chǎn)品,可以采用典型工藝或標準裝焊工藝塊的方式,通過人工組合來生成新的裝焊工藝,見圖一(圖中重合的多少表示相似的程度)[2] 。

圖一 智能化工藝生成方式

在分析整體工藝的基礎上,根據(jù)工藝文檔內(nèi)容對應的功能,可以總結(jié)提取出相應的典型工藝或標準工藝塊(標準工藝實例),這樣就可以實現(xiàn)“積木式”生成新的裝焊工藝??紤]到系統(tǒng)的開放性,采用開放的知識庫結(jié)構(gòu),用戶可以根據(jù)需要對知識庫進行擴充[3]。

3 CAPP與人工智能

人工智能是近年來發(fā)展起來的一門新型學科人工智能的研究有許多分支機器人模式識別和專家系統(tǒng)則是它的三大前沿課題近年來在焊接中也得到了越來越廣泛的應用。

3.1智能焊接機器人

智能焊接機器人應具有視覺,觸覺等功能。能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境識別焊接對象及其狀態(tài)。從而自動選擇程序或制訂程序進行操作完成規(guī)定的焊接任務。同時還能跟蹤工作對象的變化具有適應工作環(huán)境的能力。智能焊接機器人大體可分為判斷控制檢測傳感和焊接機構(gòu)三部分:控制部分的核心是計算機主要進行思維,從接受外界信息開始進行特征抽取模式識別。然后經(jīng)過聯(lián)想歸納推理過程達到理解并作出決定進而完成焊接任務。

4 結(jié)論

通過以上分析可以看出,國內(nèi)焊接領域已有的CAPP系統(tǒng)遠遠不能滿足實際生產(chǎn)的需要,急需開發(fā)出新一代的 CAPP系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 喬尚飛,魏艷紅.計算機輔助焊接工藝設計應用現(xiàn)狀[J] .焊接學報.2002(7):5~8

[2] 白遠摘,朱志明,陳丙森.焊接結(jié)構(gòu)件CAPP系統(tǒng)的通用化.第三屆計算機在焊接中的應用技術交流會論文集

[3] 張崇軻 ,朱志明 ,陳丙森.CAPP的發(fā)展現(xiàn)狀和焊接結(jié)構(gòu)件CAPP的開發(fā)方法. 第三屆計算機在焊接中的應用技術交流會論文集.上海,2000:56~60

(作者單位:唐山勞動技師學院)

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