[发明专利]一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法

说明书

本发明提出一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法，该方法主要包括如下步骤：加工特征获取、特征识别与特征编码、CAM模板匹配、特征关联知识查询、CAM模板评估与优化、后处理匹配与NC代码生成、仿真验证、仿真结果评估等。本发明以知识图谱为知识的存储和推理的工具，模拟编程人员编程过程，通过知识查询和知识推理得到的关联知识对具体的加工特征匹配的工艺模板进行评估与优化；并用优化后的模板更新CAM模板库从而在使用过程中不断提高企业数控工艺模板的编程可靠性与通用性，从而减少了企业的人工成本、提高了企业工艺资源的利用率和数控编程的自动化水平。

技术领域

本发明涉及一种基于知识图谱优化CAM模板的数控编程方法，尤其涉及一种利用知识 图谱实现对数控工艺模板的评估与优化方法，属于数控编程领域。

背景技术

CAM技术(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)是计算机集成制造的重要组 成技术之一。CAM软件以可视化的图形交互界面贯穿整个编程环节，因具有用户界面友好、 易于测试和修改以及可与CAD等三维软件集成等优点受到了编程技术人员的青睐并已在广 泛应用于制造企业。虽然CAM软件在很大程度上提高了数控编程的效率和规范性，但是在 编程过程中仍然重度依赖编程人员的技术经验；编程人员与CAM软件间大量的人机交互说 明现有的CAM软件显然未能实现数控编程的自动化与智能化。其主要原因在于现代产品制 造不仅要求CAM编程人员熟悉数控加工设备和编程技术，同时还得有丰富的数控工艺工装 知识和较为丰富的实际上机操作经验；而且CAM数控编程具有加工场景复杂、加工方法多、 设置参数多、参数间关联程度强等特点，此外，由于现有的CAD\CAPP\CAM平台之间集成 化程度不高，存在“信息孤岛”现象导致CAM软件中缺少所有的制造信息。上述的这些原 因要求编程人员需要在有限的时间内要充分考虑产品设计与制造中多重影响因素进而做出准 确的分析和决策。基于此，为了减少CAM编程时数控工艺参数的设置时间，降低编程人员 的劳动强度，一些研究者利用知识工程的思想，基于数据挖掘的手段从企业大量的加工资料 中提取出数控工艺模板(CAM模板)，一定程度上提高了企业数控CAM编程的自动化水平。

现有论文(模具工业2017年第43卷第7期)“基于随机森林算法的CAM模板自动提取研究”利用数据挖掘的思想从企业现有加工案例中提取出不受编程人员操作经验和知识水平 制约的数控加工工艺模板，提高了企业数控编程的速度；但是存在问题：由于CAM模板内部参数过多，该研究在制定模板参数向量时进行了简化处理，此外该方法没有考虑实际参数 之间相互关联、相互作用的问题，这导致提取的CAM模板在实际使用时可能仍然需要人工 进行大量的参数修改，造成CAM模板的通用性可能不强,CAM模板编程的自动化水平可能不 高。

导致存在的具体问题是：

1、现有制造企业使用的数控工艺模板常年不变或者变化很少；经过调查统计发现，编 程人员用80％的时间查找以往加工知识，而只有约20％的时间用于数控工艺的设计。这导致 现有的编程策略难以符合当今新的消费背景下产品快速原型制造的新趋势。

2、由于CAM模板内部参数过多，为了减少工作量，提高算法的效率。现有研究在提取 数控模板时往往采用了模板特征参数简化的处理方法，导致实际数控编程中，编程人员使用 提取的CAM模板在加工具体零件特征时仍需要编程人员对CAM模板进行大量的人工调整。

3、数控编程重度依赖编程人员的经验的原因在于数控参数多且参数之间相互作用、相互 关联。现有的基于CAM模板的编程研究普遍忽略了数控工艺模板参数之间相互关联的特点， 导致提取的模板的通用性不高。

4、如今CAD/CAPP/CAM等平台之间存在信息交流存在障碍，因而基于MBD定义CAM制造模型中无法包含零件加工的所有制造信息，而制造信息往往具有同源异构的特点，造成 这些信息组织与使用不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题和不足，提供了一种基于知识图谱优化 CAM模板的数控编程方法。