CN111222771B - 一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***及方法,该***包括数据驱动的工艺创成与智能推演CAPP***、锻件多阶段成型检测与质量分析评价***、锻件多阶段成型动态反馈补偿控制***、“工艺‑能耗/效率”动态均衡调度优化***、锻造协同管理平台、以及智能生产线集成***。本发明中的多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,可实现锻件全流程工艺、生产、质量、管控的协同与追溯,工艺设计效率提高至少50%,加工效率提高30%,不合格率降低30%,为一种可推广的智能热加工产线集成解决方案。

Description

一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***及方法
技术领域
本发明属于智能制造技术领域,涉及一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***及方法。
背景技术
目前技术方案中有自动化锻造生产线,整个锻造过程的所有位移工作均可由机械完成,大大降低了工人劳动强度,提高了锻件生产效率,同时,能够保证工人的安全。但是,该生产线仅仅实现了自动化,整个生产过程能效分析、动态调度、质量检测、反馈溯源等功能都不具备,且复杂锻件工艺设计仍存在周期长、效率低等问题。由于自动化设施针对性较强且智能化不足,该技术方案中的自动化锻造生产线局限性较强,不适于在行业内推广。
目前技术方案中一种应用于智能制造领域的锻件质量追溯***,包括智能制造平台与锻造车间管理***、初整车间管理***、再加工车间管理***及包装车间管理***通讯链接;锻造车间管理***包括多个安装于锻造设备内的设备参数收集装置;锻造车间管理***通过设备参数收集装置获得锻件的生产数据;锻造车间管理***还连接有二维码打印装置;锻造过程结束后,锻造车间管理***驱动二维码打印装置打印二维码;所述二维码包含了锻件的生产数据信息。该技术可精确追溯每个产品的生产线以及生产参数,如果锻件出现质量问题,可以精确查找源头,及时对症的解决问题。但是该发明仅仅局限于锻造过程中的质量环节,不涉及整条生产线的全流程管控。
发明内容
本发明中基于复杂锻件成型机理与知识融合的智能CAPP***可解决多品种变批量复杂锻件工艺设计周期长、成型质量不稳定、能耗高、效率低等问题;
本发明中的“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,可深度挖掘加热与成型过程中的“工艺-能耗/效率”关系,实现生产过程高维度、多尺度动态均衡调度;
本发明中的锻件多阶段成型检测与质量分析评价***,可实现锻件变形过程中的实时热态物体三维尺寸检测、内部缺陷检测以及多因素耦合的复杂锻件多阶段成型动态反馈补偿,构建锻件质量评价标准。
本发明中的多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,可实现锻件工艺设计、生产、质量、管控的全流程协同与追溯,并在行业内推广。
本发明的技术解决方案是:
第一方面,一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,该***包括:
数据驱动的工艺创成与智能推演CAPP***,深入挖掘机理与数据融合的成型过程演变规律,建立材料、设备、工艺规则和产品模型等数据库,进行锻件工艺创新重构及工艺优化,再进行工艺实例的特征匹配,通过基于帕累托归档进化策略PAES等优化算法,推演工艺过程并优化工艺参数,进行工艺仿真验证;
锻件多阶段成型检测与质量分析评价***,采用传感器、工业相机以及嵌入压力机的数据采集、转换和转化等模块,实现锻造过程的大数据采集与处理,同时实现多噪声下热态锻件的三维尺寸动态检测,采用超声检测设备实现锻件内部缺陷的超声无损检测,通过锻件多阶段成型过程感知与质量评估,综合判定质量稳定性,实现成型过程与质量的智能评价;
锻件多阶段成型动态反馈补偿控制***,通过采集锻件在成型过程中材料组织、形状尺寸、内部缺陷等参数数据,耦合关联的工艺参数演变规律,建立成型过程演变模型及工艺参数反馈调度规则库,面向实际锻造的多阶段成型过程,实现锻造过程工序内和工序间的动态反馈补偿;
“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,通过嵌入压力机的传感器实现锻造能耗趋势及利用水平的全面监控,基于大数据、深度学习算法,对产线综合效率进行在线分析与预测,实现锻造过程多尺度动态均衡调度优化,完成生产线设备、材料等的在线调配;
锻造协同管理平台,采用统一的开发标准和可扩展的协同管理平台框架,集成智能CAPP、在线检测与补偿反馈、智能调度、产线协同运行与反馈溯源等功能;
智能生产线集成***,通过智能生产线异构制造资源协议解析,实现数据获取、物料跟踪、异构资源分布式协同控制、多元异构传感器协同测量、异构多元数据通讯与发布等智能生产线的集成。
第二方面,一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成方法,该方法通过第一方面的多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***实施。
本发明与现有技术相比的优点在于:
本发明中的智能CAPP***,是一种“材料-结构-工艺-过程”的锻造过程工艺创成优化新方法,可解决多品种变批量复杂锻件工艺设计周期长、成型质量不稳定、能耗高、效率低等问题;本发明中的“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,可实现生产过程高维度、多尺度动态均衡调度;本发明中的锻件质量检测与分析评价***,可实现锻件变形过程中的实时热态物体三维尺寸检测、内部缺陷检测以及多因素耦合的复杂锻件多阶段成型动态反馈补偿,构建锻件质量评价标准,开创了“结构-工艺-质量-生产”的锻造过程深度自适应调控新模式;本发明中的多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,集成了大型伺服压力机、机械手、物流***、快速换模解决方案,形成多品种复杂锻件加热和成型过程的调度控制的新原理和新方法,可实现锻件全流程工艺、生产、质量、管控的协同与追溯,工艺设计效率提高至少50%,加工效率提高30%,不合格率降低30%,形成了一种可推广的智能热加工产线集成解决方案。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,该***包括:
数据驱动的工艺创成与智能推演CAPP***,深入挖掘机理与数据融合的成型过程演变规律,建立材料、设备、工艺规则和产品模型等数据库,进行锻件工艺创新重构及工艺优化,再进行工艺实例的特征匹配,通过基于帕累托归档进化策略PAES等优化算法,推演工艺过程并优化工艺参数,进行工艺仿真验证;
锻件多阶段成型检测与质量分析评价***,采用传感器、工业相机以及嵌入压力机的数据采集、转换和转化等模块,实现锻造过程的大数据采集与处理,同时实现多噪声下热态锻件的三维尺寸动态检测,采用超声检测设备实现锻件内部缺陷的超声无损检测,通过锻件多阶段成型过程感知与质量评估,综合判定质量稳定性,实现成型过程与质量的智能评价;
锻件多阶段成型动态反馈补偿控制***,通过采集锻件在成型过程中材料组织、形状尺寸、内部缺陷等参数数据,耦合关联的工艺参数演变规律,建立成型过程演变模型及工艺参数反馈调度规则库,面向实际锻造的多阶段成型过程,实现锻造过程工序内和工序间的动态反馈补偿;
“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,通过嵌入压力机的传感器实现锻造能耗趋势及利用水平的全面监控,基于大数据、深度学习算法,对产线综合效率进行在线分析与预测,实现锻造过程多尺度动态均衡调度优化,完成生产线设备、材料等的在线调配;
锻造协同管理平台,采用统一的开发标准和可扩展的协同管理平台框架,集成智能CAPP、在线检测与补偿反馈、智能调度、产线协同运行与反馈溯源等功能;
智能生产线集成***,通过智能生产线异构制造资源协议解析,实现数据获取、物料跟踪、异构资源分布式协同控制、多元异构传感器协同测量、异构多元数据通讯与发布等智能生产线的集成。
根据本发明的第二方面,提供了一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成方法,该方法包括:
采用数据驱动的工艺创成与智能推演CAPP***,深入挖掘机理与数据融合的成型过程演变规律,建立材料、设备、工艺规则和产品模型等数据库,进行锻件工艺创新重构及工艺优化,再进行工艺实例的特征匹配,通过基于帕累托归档进化策略PAES等优化算法,推演工艺过程并优化工艺参数,进行工艺仿真验证。
通过锻件多阶段成型检测与质量分析评价***,采用传感器、工业相机以及嵌入压力机的数据采集、转换和转化等模块,实现锻造过程的大数据采集与处理,同时实现多噪声下热态锻件的三维尺寸动态检测,采用超声检测设备实现锻件内部缺陷的超声无损检测,通过锻件多阶段成型过程感知与质量评估,综合判定质量稳定性,实现成型过程与质量的智能评价。
采用锻件多阶段成型动态反馈补偿控制***,通过采集锻件在成型过程中材料组织、形状尺寸、内部缺陷等参数数据,耦合关联的工艺参数演变规律,建立成型过程演变模型及工艺参数反馈调度规则库,面向实际锻造的多阶段成型过程,实现锻造过程工序内和工序间的动态反馈补偿。
采用“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,通过嵌入压力机的传感器实现锻造能耗趋势及利用水平的全面监控,基于大数据、深度学习算法,对产线综合效率进行在线分析与预测,实现锻造过程多尺度动态均衡调度优化,完成生产线设备、材料等的在线调配。
通过锻造协同管理平台,采用统一的开发标准和可扩展的协同管理平台框架,集成智能CAPP、在线检测与补偿反馈、智能调度、产线协同运行与反馈溯源等功能。
采用智能生产线集成***,通过智能生产线异构制造资源协议解析,实现数据获取、物料跟踪、异构资源分布式协同控制、多元异构传感器协同测量、异构多元数据通讯与发布等智能生产线的集成。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***,其特征在于,该***包括:
数据驱动的工艺创成与智能推演CAPP***,深入挖掘机理与数据融合的成型过程演变规律,建立材料、设备、工艺规则和产品模型数据库,进行锻件工艺创新重构及工艺优化,再进行工艺实例的特征匹配,通过基于帕累托归档进化策略PAES优化算法,推演工艺过程并优化工艺参数,进行工艺仿真验证;
锻件多阶段成型检测与质量分析评价***,采用传感器、工业相机以及嵌入压力机的数据采集、转换和转化模块,实现锻造过程的大数据采集与处理,同时实现多噪声下热态锻件的三维尺寸动态检测,采用超声检测设备实现锻件内部缺陷的超声无损检测,通过锻件多阶段成型过程感知与质量评估,综合判定质量稳定性,实现成型过程与质量的智能评价;
锻件多阶段成型动态反馈补偿控制***,通过采集锻件在成型过程中材料组织、形状尺寸、内部缺陷参数数据,耦合关联的工艺参数演变规律,建立成型过程演变模型及工艺参数反馈调度规则库,面向实际锻造的多阶段成型过程,实现锻造过程工序内和工序间的动态反馈补偿;
“工艺-能耗/效率”动态均衡调度优化***,通过嵌入压力机的传感器实现锻造能耗趋势及利用水平的全面监控,基于大数据、深度学习算法,对产线综合效率进行在线分析与预测,实现锻造过程多尺度动态均衡调度优化,完成生产线设备、材料的在线调配;
锻造协同管理平台,采用统一的开发标准和可扩展的协同管理平台框架,集成智能CAPP、在线检测与补偿反馈、智能调度、产线协同运行与反馈溯源功能;
智能生产线集成***,通过智能生产线异构制造资源协议解析,实现数据获取、物料跟踪、异构资源分布式协同控制、多元异构传感器协同测量、异构多元数据通讯与发布的集成。
2.一种多品种复杂锻件智能生产线管控与集成方法,该方法通过权利要求1所述的多品种复杂锻件智能生产线管控与集成***实施。
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