新一代人工智能技術與先進制造技術深度融合所形成的新一代智能制造技術,成為了新一輪工業(yè)革命的核心驅動力。智能數(shù)控系統(tǒng)和智能機床是智能制造的核心和基礎。
在中國工程院、工信部的指導和支持下,華中數(shù)控和華中科技大學開展了新一代智能數(shù)控系統(tǒng)(iNC)和智能機床(iNC-MT)的探索——華中9型智能數(shù)控系統(tǒng),集成AI芯片,融合AI算法,實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的自主感知、自主學習、自主決策和自主執(zhí)行,是新一代人工智能技術與先進制造技術深度融合的典范,為數(shù)控機床智能化構筑開放平臺,為先進制造的數(shù)字化、網絡化和智能化開創(chuàng)路徑。2021年4月12日-17日將隆重亮相2021年北京中國國際機床展覽會。
Part 1: 構筑智能新平臺
HNC9智能數(shù)控系統(tǒng)
新一代智能數(shù)控系統(tǒng)——華中9型,踐行“智能+”為機床賦能的創(chuàng)新理念,構筑人(H)-機(P)-信息(C)融合的數(shù)字孿生系統(tǒng)(S)(HCPS)。
華中9型深度融合大數(shù)據(jù)與人工智能技術,打造“端-邊-云”的智能體系架構,形成三個平臺:集成AI芯片的智能硬件平臺、支持AI算法的智能軟件平臺、構建智能APP生態(tài)的開放平臺,實現(xiàn)“1-3”的體系創(chuàng)新。
華中9型三個平臺
智能新平臺是“1-3”體系創(chuàng)新
Part 2: 踐行智能新模式
華中9型遵循“自主感知-自主學習-自主決策-自主執(zhí)行”的新模式,構建機床數(shù)字孿生,探索機床實現(xiàn)智能的新方法!
自主感知:指令域大數(shù)據(jù)
獨創(chuàng)的指令域大數(shù)據(jù)分析方法,采集、匯聚數(shù)控系統(tǒng)內部電控大數(shù)據(jù)和外部傳感器數(shù)據(jù),形成指令域“心電圖”,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與加工工況的關聯(lián)映射,構建由機床全生命周期大數(shù)據(jù)描述的數(shù)字孿生。
自主學習:融合建模
借助具有“因果關系”的數(shù)理模型和具有“關聯(lián)關系”的大數(shù)據(jù)模型,獨創(chuàng)性地將數(shù)理模型與大數(shù)據(jù)模型進行融合建模,實現(xiàn)對機床動態(tài)行為的自學習和認知理解,構建由機床動態(tài)模型描述的數(shù)字孿生。
自主決策:i代碼
利用所獲得的數(shù)字孿生,進行虛擬加工,并預測加工效果。根據(jù)預測結果,自動進行多輪優(yōu)化迭代,最終生成多目標智能優(yōu)化的“i代碼”,實現(xiàn)自主決策。
自主執(zhí)行:雙碼聯(lián)控
獨創(chuàng)的雙碼聯(lián)控技術,讓傳統(tǒng)數(shù)控加工的“G-代碼”(第一代碼)和多目標智能優(yōu)化的 “i-代碼”(第二代碼)同步運行,實現(xiàn)優(yōu)質、高效、可靠、安全的數(shù)控加工。
華中9型以融合建模為核心,以“指令域心電圖”、“i代碼”和“雙碼聯(lián)控”為關鍵技術,形成“1-3”的技術創(chuàng)新,支撐著華中9型實現(xiàn)“自主感知-自主學習-自主決策-自主執(zhí)行”智能創(chuàng)新的新模式。
Part 3: 打造智能新應用
華中9型圍繞“質量提升、工藝優(yōu)化、健康保障、生產管理”四類智能化應用場景,與用戶聯(lián)合開發(fā)了一批智能APP應用軟件,打造了機床智能應用新生態(tài)。
四類應用
1
質量提升
(1)智能輪廓誤差補償
高速高精是數(shù)控加工永恒的主題。加工速度越高輪廓誤差越大,如何保障高速加工時零件加工精度,是智能化需要解決的難題之一。
華中9型通過建立機床進給系統(tǒng)動力學和大數(shù)據(jù)融合模型,精確預測零件輪廓誤差,生成輪廓誤差補償?shù)摹癷代碼”,有效提升零件的輪廓精度,實現(xiàn)機床動態(tài)精度的“由絲入微”。
(2)熱誤差補償
熱誤差是機床的主要誤差來源之一,熱誤差補償是提升機床加工精度的重要手段。
華中9型利用機床溫度數(shù)據(jù)、內部電控數(shù)據(jù)和機床熱變形數(shù)據(jù),訓練深度神經網絡,預測機床熱變形規(guī)律,對熱變形進行補償,保持機床加工精度的穩(wěn)定性,縮短熱機時間。
2
工藝優(yōu)化
加工工藝參數(shù)與數(shù)控機床實際加工能力的自適應,實現(xiàn)加工效率的最大化,是數(shù)控機床加工永恒的目標,也是智能化在數(shù)控機床上發(fā)揮作用的重要場景。
華中9型建立切削機理與切削大數(shù)據(jù)的融合模型。通過虛擬加工,精確預測機床響應,并進行迭代優(yōu)化,生成優(yōu)化“i代碼”。在加工中自主優(yōu)化工藝參數(shù),有效提高加工效率。
3
健康保障
機床運維困難且復雜,故障后維修是行業(yè)常態(tài)。讓數(shù)控系統(tǒng)像經驗豐富的機床運維工程師一樣,從機床運行時的蛛絲馬跡中辨別機床健康狀態(tài)的變化,是實現(xiàn)機床可預測性維護的關鍵。
華中9型通過運行獨創(chuàng)的機床健康狀態(tài)“鐵人三項”自檢程序,提取、積累機床全生命周期運行大數(shù)據(jù),融合AI算法,建立機床健康指數(shù)變化模型,實現(xiàn)對機床健康狀態(tài)的評測和預警。
4
生產管理
機床從生產、裝配到加工運行過程,缺乏對機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、分析、記錄的工具,無法實現(xiàn)對機床全生命周期的監(jiān)測與管理。
華中9型通過數(shù)控機床互聯(lián)通訊協(xié)議NC-Link,匯聚機床裝配、調試、補償、健康保障及使用過程數(shù)據(jù)。在iNC-Cloud工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺上,建立機床數(shù)據(jù)檔案,實現(xiàn)機床全生命周期的運維和管理。
iNC-MT智能機床
此次展會期間,華中數(shù)控與多家機床企業(yè)一起聯(lián)合研發(fā)的配置華中9型智能數(shù)控系統(tǒng)的iNC-MT智能機床即將首秀!
1)智能高速五軸數(shù)控機床HMC-200i/5a(展位號:E1-A205)
2)智能精密加工中心S5H(展位號:E1-A466)
機床裝配質量檢測
空間誤差補償
智能溫度管控
智優(yōu)曲面
iNC-Cloud
3)智能凸輪軸磨床HJM8312A(展位號:E6-A103)
加工樣件:465進排氣凸輪
加工樣件:連桿12F60工件
加工樣件:中心架工件
智能化功能:
曲線表跟隨控制
恒線速磨削
智能輪廓誤差補償
智能監(jiān)控
磨削工藝軟件包
自學習工藝數(shù)據(jù)庫
4)智能輪轂加工中心V1160L(展位號:W4-A201)
D0.06mm/0.08mm
H12mm/15mm
單根/127根
智優(yōu)曲面
工藝參數(shù)優(yōu)化
熱誤差補償
iNC-Cloud
5)智能加工中心BM8i(展位號:E3-A005)
智優(yōu)曲面
熱誤差補償
斷刀檢測
健康保障
寶雞云服務
6)智能車削中心BL5i(展位號:E3-A005)
加工樣件:典型零件
主軸掃頻與避振
智能絲杠系統(tǒng)
熱誤差補償
健康保障
寶機云服務
7)智能滾齒機YK3126(展位號:E1-A001)
加工樣件:典型零件
機床裝配質量一致性檢測
主軸振動主動避讓
運動仿真及工藝優(yōu)化
熱誤差補償
iNC-Cloud
8)智能外圓磨床MK1620E(展位號:E1-A001)
加工樣件:主動齒輪加工
磨削工藝軟件包
磨削參數(shù)的智能優(yōu)化
主軸砂輪智能防碰撞
低速爬行檢測
熱誤差補償
iNC-Cloud
9)智能螺桿磨床SK7020(展位號:E5-B601)
機床狀態(tài)智能監(jiān)控
智能動態(tài)輪廓誤差補償
主軸砂輪智能防碰撞
健康保障
iNC-Cloud
10)智能數(shù)控車床LT260-600(展位號:E6-A103)
11)臥式五軸加工中心JW4050a5(展位號:E1-B319)
全行程電流檢測
健康保障
五軸RTCP聯(lián)動優(yōu)化
iNC-Cloud
Part 4: 引領智能新路徑
新一代人工智能技術與數(shù)控機床融合應用,將為數(shù)控機床產業(yè)帶來新的變革和發(fā)展機遇。
華中9型實現(xiàn)了1架構,3平臺,1核心,3關鍵,結合4類場景,實現(xiàn)了N種機床的智能實踐,形成華中9型“13134N”體系,將推動數(shù)控機床“提質增效,由絲入微”,實現(xiàn)我國數(shù)控技術從“跟跑”到“領跑”的跨越。
華中數(shù)控,與智能制造“同頻共振”,助中國機床“開道超車”。
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