CN111460053B - 一种面向制造业刀具数据的数据查询方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向制造业刀具数据的数据模型及数据查询方法，从刀具数据应用需求出发，提出的基于对象代理模型的刀具数据模型及数据查询方法，是以对象代理模型中的类和代理类进行数据的存储。通过刀具应用的基本类和关系类，实现对刀具数据的基本关系存储，然后利用跨类查询的方式进行数据的查询与优化。该方法使得刀具数据之间的关系表达明确，语义关系灵活，在需要查询检索相关信息时，查询语句直接简便，查询高效。

Description

一种面向制造业刀具数据的数据查询方法

技术领域

本发明属于金属制造和加工技术领域，具体涉及一种基于对象代理模型的面向制造业刀具数据的数据模型及数据查询方法。

背景技术

刀具和刀具的合理使用在传统的金属制造和加工中，对提高生产的效率、产品的质量和加工过程的安全性，降低成本有很重要意义。在目前大量使用数控加工的今天，刀具和刀具的数据在编程过程中的使用，特别是那些对刀具加工工件的推荐切削参数和刀具某些几何参数有关的补偿方法， 对成品的几何尺寸有决定性的意义。因此，针对数控机床加工中用到的刀具数据类型，刀具数据语义及应用场景需求进行了深入的研究，希望在工业大数据处理和工业互联网的技术基础上开展有关建立刀具数据库的工作。

对象代理模型中具有和面向对象模型中相同的对象和类的概念，但对象与对象和类与类之间存在代理关系，一个对象可以有多个代理对象，前者称为后者的源对象，后者成为前者的代理对象，类与代理类的关系和对象和代理对象的关系相同，不存在父类的类称为源类，其包含的对象的就是源对象，存在父类的类就是代理类，其包含的对象就是代理对象。代理对象可以选择性的继承源对象的所有或者部分属性，方法，也可以根据自身的需要添加属性和方法，继承的属性称为虚属性，它不占用实际物理存储，所以每个虚属性通过切换表达式记录对应关系，对虚属性的读操作将切换成对继承属性的读，对虚属性的写操作将切换为对继承属性的写。扩展的属性称为实属性，实属性数据占用实际的物理存储空间，支持直接的数据读写操作。通过这种方式来直观的记录对象之间和类之间的语义关系。

发明内容

本发明从刀具数据应用需求出发，全新地提出了一种基于对象代理模型的面向制造业刀具数据的数据模型及数据查询方法，该方法首先利用对象代理模型中的源类来建立基本类，存储刀具的基本信息；其次，利用对象代理中的代理类来完成对于各种关系类的建模，连接数据的语义关联。最后，利用跨类查询语句实现对于刀具数据的查询与优化方案。相比于当前的关系型的刀具数据管理模式，本发明能够高效地进行刀具数据的存储，查询语句直观明了，并减少数据表的连接操作，提高查询的效率。

本发明的数据模型所采用的技术方案是：一种面向制造业刀具数据的数据模型，其特征在于，所述数据模型的构建包括以下步骤：

步骤1：根据刀具应用场景中刀具的作用和关系构建刀具信息基本类，包含刀具的几何形状参数信息，并按照刀具应用场景中的标准命名对所有刀具及相关数据属性命名；所述相关数据包括刀夹信息、加工工艺信息和工件材料信息；

步骤2：把步骤1中确定刀具及其相关属性用表的形式记录，作为对象代理模型中的刀具信息基本类；

步骤3：根据步骤2中构建的刀具信息基本类构建刀具材料代理类，该类为select代理类，根据刀具材料的不同由刀具基本类产生刀具材料代理类，其中包括刀具的制造材料、尺寸参数、刀具编号信息和描述信息，所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息。

步骤4：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具加工代理类，该类为join代理类，其中包括刀具加工中使用的刀具信息，用于加工的工件信息，和加工工艺；所述刀具信息包括切削数据编号、切削速度、刀具编号、工件材料；

步骤5：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具代理类，该类为union代理类，其中包含在数控机床加工中所有刀具的描述信息；所述刀具钻头刀具、车刀刀具、镗刀刀具和铣刀刀具；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息；

步骤6：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具刀夹代理类，该类为join代理类，其中包含刀具描述信息和与该刀具接口匹配的刀夹信息；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息；

步骤7：根据步骤6中的刀夹信息基本类构件机床刀夹代理类，该类为group代理类，其中包含针对每一个机床接口可以匹配的刀具描述信息；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息。

本发明的查询方法所采用的技术方案是： 一种面向制造业刀具数据的数据查询方法，其特征在于：

当需要查询切削数据时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句，要查找刀具在加工工件时的具体推荐切削速度值，从刀具加工代理类（Cuttingdata）中查询切削速度（cuttingspeed），通过跨类查询才从刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工的刀具类（Spiral），通过直径（diameter）确定过滤条件，同时通过刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工工艺类（UsingCase），再通过刀具描述信息（description）确定过滤条件，最后从刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工的工件材料类（PartMaterial），确定工件材料的描述信息（description）确定满足条件的刀具加工的推荐切削速度；

当需要统计刀具加工库中存放的刀具数量时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用查询语句；当需要查找刀具库存量时直接对刀具代理类（如Spiral）用聚合操作count得到刀具数量；

当需要查找工厂某机床上可以适用的所有刀具刀夹，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句；通过刀具代理类（Spiral）和刀具刀夹代理类（toolholder）组成刀具刀夹类（tool），机床刀夹代理类（machinetool）其中主要属性为机床接口（MConnection），所以通过确定机床类（machinetool）的机床接口（MConnection）属性值作为过滤条件，通过跨类查询找到刀具刀夹类（tool）中的刀具ID（id），使得在机床上更换刀具时简单高效地找到匹配的刀具。

本发明从刀具数据应用需求出发，提出的基于对象代理模型的刀具数据管理方法，是以对象代理模型中的类和代理类进行数据的存储。通过刀具应用的基本类和关系类，实现对刀具数据的基本关系存储，然后利用跨类查询的方式进行数据的查询与优化。该方法使得刀具数据之间的关系表达明确，语义关系灵活，在需要查询检索相关信息时，查询语句直接简便，查询高效。

附图说明

图1为本发明实施例的麻花钻类刀具的基本信息示意图；

图2为本发明实施例的select型代理类示意图；

图3为本发明实施例的join型代理类示意图；

图4为本发明实施例的union型代理类示意图；

图5为本发明实施例的join型刀具刀夹代理类示意图；

图6为本发明实施例的group型代理类示意图；

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种面向制造业刀具数据的数据模型，其数据模型的构建包括以下步骤：

步骤1：根据刀具应用场景中刀具的作用和关系构建刀具信息基本类，包含刀具的几何形状参数信息，并按照刀具应用场景中的标准命名对所有刀具及相关数据属性命名，以此来规避数据冲突；相关数据包括刀夹信息、加工工艺信息和工件材料信息；

步骤2：把步骤1中确定刀具及其相关属性用表的形式记录，作为对象代理模型中的刀具信息基本类；

本发明应用在制造业刀具场景中的实例，根据刀具应用场景构建的基本类，其存储的是基本刀具类，麻花钻（Spiraldrill），用例类(usecase)，工件类（partmaterial），刀夹类（Toolholder）。如图1所示是刀具基本信息类麻花钻类刀具的基本信息，包括编号，直径，切削刃角度，编程长度等信息。

通过上一步骤，完成了对刀具数据中的基本类的构建。接下来，需要利用建模方法把这些关联的数据信息通过丰富的语义关系表示，使得不同数据之间的关联关系简单准确的表达出来。

本实施例通过选择，连接，联合，分组四种不同代理的代理关系对制造业刀具数据进行了建模管理。

步骤3：根据步骤2中构建的刀具信息基本类构建刀具材料代理类，该类为select代理类，根据刀具材料的不同由刀具基本类产生刀具材料代理类，其中包括刀具的制造材料、尺寸参数、刀具编号信息和描述信息，描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息。

本实施例中，因为在刀具加工场景中针对不同的加工需要有不同刀具材料的刀具，所以通过select代理关系在刀具源类上构建select代理类，解决了刀具种类繁多，表示复杂的问题，如图2所示，通过对刀具源类创建SELECT代理类，简单明了地表示了四种不同类型的刀具。

步骤4：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具加工代理类，该类为join代理类，其中包括刀具加工中使用的刀具信息，用于加工的工件信息，和加工工艺；刀具信息包括切削数据编号、切削速度、刀具编号、工件材料；

本实施例中，因为在实际应用中需要工人结合刀具的特性，加工的工艺和加工工件的形状确定刀具加工的切削速度，所以应用连接关系在刀具类，用例类和工件类上创建刀具加工类，这样在具体的加工应用中不需要通过工人的经验来进行判断选择，可以直接加工要求查找推荐切削速度。如图3所示，对麻花钻刀具，用例类和工件类进行join代理，创建刀具加工类。

步骤5：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具代理类，该类为union代理类，其中包含在数控机床加工中所有刀具的描述信息；刀具钻头刀具、车刀刀具、镗刀刀具和铣刀刀具；描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息；

本实施例中，在刀具加工场景中因为不同的加工工艺需求，有四种不同的刀体，为了使刀体类型不再单一，使用联合关系在四种刀体上构建union代理类把所有类型的刀体包含，丰富了刀具数据信息。如图4所示：在铣刀类，镗刀类，钻头类，车刀类上创建union代理类使得刀体类型丰富。

步骤6：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具刀夹代理类，该类为join代理类，其中包含刀具描述信息和与该刀具接口匹配的刀夹信息；描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息；

本实施例中，在刀具加工应用中刀体不能直接安装在机床上进行加工，需要通过刀夹将刀体固定在机床上，而刀体和刀夹通过接口的型号进行匹配，所以通过join代理关系在刀体和刀夹上构建join代理类，这样确定刀体后，通过刀具刀夹代理类中的接口属性可以快速找到该刀体适用的刀夹。如图5所示：在刀体类和刀夹类上通过接口属性构建join代理类。

步骤7：根据步骤6中的刀夹信息基本类构件机床刀夹代理类，该类为group代理类，其中包含针对每一个机床接口可以匹配的刀具描述信息；描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息。

本实施例中，在刀具加工应用中，刀具因为加工工件产生磨损需要经常更换刀具，以往需要工人确认机床的接口型号再去仓库找同一型号接口的刀具，所以通过利用group代理类，把不同的机床接口型号的刀具进行分组，可以快速找到该机床适用的所有刀具。如图6所示：在刀具类上利用接口属性构建group代理类。

通过上一步骤，已经将刀具数据进行建模表示。接下来，为了满足在数控机床加工场景下对刀具数据的需求，利用对象代理模型的特性即跨类查询机制对查询需求进行简单直观的表述。

本发明还提供的一种面向制造业刀具数据的数据查询方法：

当需要查询切削数据时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句，要查找刀具在加工工件时的具体推荐切削速度值，从刀具加工代理类（Cuttingdata）中查询切削速度（cuttingspeed），通过跨类查询才从刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工的刀具类（Spiral），通过直径（diameter）确定过滤条件，同时通过刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工工艺类（UsingCase），再通过刀具描述信息（description）确定过滤条件，最后从刀具加工代理类（Cuttingdata）出发找到加工的工件材料类（PartMaterial），确定工件材料的描述信息（description）确定满足条件的刀具加工的推荐切削速度；

查询用SQL语句表示为：SELECT 切削速度 FROM 刀具加工代理类

WHERE (刀具加工代理类->刀具基本信息类).直径='16.0'

AND (刀具加工代理类->加工用例类).描述信息 ='roughing'

AND(刀具加工代理类->工件材料信息类).描述信息='GG';

查询语句示例如下：

SELECT cutting speed FROM CuttingData

WHERE (CuttingData→Spiral).diameter==<value>

AND (CuttingData→UsingCase).description ==<value>

AND(CuttingData→PartMaterial).description==<value>

当需要统计刀具加工库中存放的刀具数量时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用查询语句；在上一步骤中通过建模对不同的刀具进行了分类存储，所以当需要查找刀具库存量时直接对刀具代理类（如Spiral）用聚合操作count得到刀具数量；

查询语句示例如下：

SELECT COUNT(attribute) FROM class;

当需要查找工厂某机床上可以适用的所有刀具刀夹，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句；通过刀具代理类（Spiral）和刀具刀夹代理类（toolholder）组成刀具刀夹类（tool），机床刀夹代理类（machinetool）其中主要属性为机床接口（MConnection），所以通过确定机床类（machinetool）的机床接口（MConnection）属性值作为过滤条件，通过跨类查询找到刀具刀夹类（tool）中的刀具ID（id），使得在机床上更换刀具时简单高效地找到匹配的刀具。

查询用SQL语句表示为： Select （机床刀夹代理类→刀具刀夹代理类→刀具代理类）.刀具编号（箭头表示跨类查询）；

查询语句示例如下：

SELECT (machinetool→tool).toolid FROM machinetool

WHERE machinetool.MConnection==<value>;

利用步数据建模，模型中所有的代理关系已通过双向指针和切换表达式记录下来，所以在查询时只需通过箭头表示类与类之间的关联关系，最终即可得到满足条件的推荐切削速度，刀具数量和固定机床匹配的刀具id，使得查询语句直观明了。

本发明具有如下优点：

第一，本发明中提到的基于对象代理模型的刀具数据管理方法，可以应用在任何需要对有相似应用需求的场景中，具体说明如下：

在文中以数控机床加工的刀具数据为例，对加工工件的场景涉及到的实体和数据进行了有效的管理，在实际应用中，遇到制造业场景下涉及到实体多，关联关系复杂的场景，都可以采用本发明提出的数据管理方法。

第二，本发明中的数据模型不仅对刀具数据进行了有效的建模管理，而且语义表达灵活，具体说明如下：

在进行数据建模时，首先根据应用场景中的实体和数据进行分析，明确要解决的问题，然后判定不同类数据之间的关系，最后运用四种不同的代理关系selsect型，join型，union型，group型进行建模表示，灵活解决了场景应用中的问题。

本发明提出的方法，可以很好的解决数控机床加工中刀具数据的管理问题，该发明对大数据环境下制造业数据的管理具有重要的意义。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术；上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种面向制造业刀具数据的数据查询方法，其特征在于，该查询方法基于面向制造业刀具数据的数据模型；所述数据模型的构建包括以下步骤：

步骤1：根据刀具应用场景中刀具的作用和关系构建刀具信息基本类，包含刀具的几何形状参数信息，并按照刀具应用场景中的标准命名对所有刀具及相关数据属性命名；所述相关数据属性包括刀夹信息、加工工艺信息和工件材料信息；

步骤2：把步骤1中确定的刀具及其相关数据属性用表的形式记录，作为对象代理模型中的刀具信息基本类；

步骤3：根据步骤2中构建的刀具信息基本类构建刀具材料代理类，该类为select代理类，根据刀具材料的不同由刀具基本类产生刀具材料代理类，其中包括刀具的制造材料、尺寸参数、刀具编号信息和描述信息，所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息；

步骤4：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具加工代理类，该类为join代理类，其中包括刀具加工中使用的刀具信息，用于加工的工件信息，和加工工艺；所述刀具信息包括切削数据编号、切削速度、刀具编号、工件材料；

步骤5：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具代理类，该类为union代理类，其中包含在数控机床加工中所有刀具的描述信息；所述刀具钻头刀具、车刀刀具、镗刀刀具和铣刀刀具；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和刀夹接口信息；

步骤6：根据步骤2中的刀具信息基本类构建刀具刀夹代理类，该类为join代理类，其中包含刀具描述信息和与该刀具接口匹配的刀夹信息；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息；

步骤7：根据步骤6中的刀夹信息基本类构建机床刀夹代理类，该类为group代理类，其中包含针对每一个机床接口可以匹配的刀具描述信息；所述描述信息包括刀具适用范围、材料信息、直径、切削刃角度、切削长度和机床接口信息；

当需要查询切削数据时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句，要查找刀具在加工工件时的具体推荐切削速度值，从刀具加工代理类中查询切削速度，通过跨类查询才从刀具加工代理类出发找到加工的刀具类，通过直径确定过滤条件，同时通过刀具加工代理类出发找到加工工艺类，再通过刀具描述信息确定过滤条件，最后从刀具加工代理类出发找到加工的工件材料类，确定工件材料的描述信息确定满足条件的刀具加工的推荐切削速度；

当需要统计刀具加工库中存放的刀具数量时，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用查询语句；当需要查找刀具库存量时直接对刀具代理类用聚合操作count得到刀具数量；

当需要查找工厂一机床上可以适用的所有刀具刀夹，利用面向制造业刀具数据的数据模型，使用跨类查询语句；通过刀具代理类和刀具刀夹代理类组成刀具刀夹类，机床刀夹代理类其中主要属性为机床接口，所以通过确定机床类的机床接口属性值作为过滤条件，通过跨类查询找到刀具刀夹类中的刀具ID，使得在机床上更换刀具时简单高效地找到匹配的刀具。