数控编程系统的智能化探讨

李 伟

摘要：基于知识的数控编程系统利用计算机来继承人类专家的经验性知识。提高数控编程人员的设计能力，实现数控编程过程的智能化、自动化是数控编程系统的发展趋势。本文通过分析我国数控技术与产业的现状，综合当今世界数控技术的发展趋势，探讨了我国数控技术发展方向。研究了知识获取、知识表示和知识推理在数控编程中的应用；在对智能数控编程系统的体系结构研究的基础上。以UG为平台利用SQL Server数据库和UG OpenAPI及Visual C++开发工具，开发了智能数控编程系统；通过编程实例的应用验证了课题研究的可行性与实用性。

关键词：数控技术智能化知识工程UG

0引言

在数控加工飞速发展的今天，包括数控机床及控制系统在内的硬件设备日益更新。目前的控制系统还是通过NC代码来传递、识别和控制加工信息，NC代码需要软件平台的支撑，因此数控编程系统就这样伴随着控制系统的发展而发展。智能化已经成为控制系统发展的明确目标；控制系统的智能化可以给数控设备带来高效和高质量的同时，还提供了更方便更人性化的操作界面及操作方法：数控编程系统作为NC代码的产生平台，也象控制系统一样有着自己独立的发展轨迹，数控编程系统的智能化也是人们在这个领域内不断最求的目标之一。

1数控编程系统智能化的基础

数学模型作为编程系统工作的目标和对象，它所包含的信息量将直接决定了智能化的程度。另外，数学模型所包含的信息在这个加工过程中的传递的方式也会对数控编程系统的智能化有很大的影响。数学模型的发展从线框模型到曲面模型再到现在常用的实体模型，不同类型的模型结构在描述同一个物体时，它所能表述出来的信息容量是不同的。

2数控编程系统智能化的研究现状

目前实体模型结构基础上，数控编程系统已经实现了部分智能化。由于实体模型是通过特征造型的手段获得的，因此在编程过程中，如何获得这些特征，然后直接针对这些特征直接进行编程操作，并在操作过程中根据专家系统的支持提供更多的自动操作选项，成为当前智能数控编程系统的一个主要的发展方向。

很多的CAM系统都提供了一些常用的二次开发的工具。包括如何将一些经常使用的编程过程以一个固定的方式置入现有的系统中，以便在以后的编程过程中随时调用。二次开发工具的开放程度和可操作性成为评价一个系统的重要的参数。

3基于UG的模具智能化数控系统的开发

3.1知识库获取数控编程是一个经验性很强的领域，经验知识对加工效率、加工质量都有着较大的影响。数控编程经验知识的主要特点有：①无形性。②差异性。③修正性。为了最大限度地获取和利用CNC工程师的经验知识，针对上述这些特点，本文制定了经验知识的获取步骤，如图1。

知识获取(Knowledge Acquisition，KA)就是把用于问题求解的各种专门知识从知识源中提炼出来，并将其转换成计算机上可执行代码的过程，其中知识源可以是多种多样的，包括书本文献、领域专家以及各种数据、信息等。

3.2体系的搭建在研究了知识工程技术应用于数控编程领域的基础上，设计了智能数控编程系统的体系结构。分为数据层、基础层、集成层、功能层四个层次。如图2所示。

数据层提供平台运行的数据库环境，该层次采取开放式结构，根据应用需求设立或扩展。

基础层该层包括硬件基础和软件基础。硬件基础提供系统运行所必须的硬件条件，保证数据需求顺利执行，对系统发出的指令快速、精确响应。

集成层为功能层提供集成环境，主要包括面向工程师专业应用的专业应用集成平台、研发流程管理平台和产品数据与知识管理平台。

功能层在集成层基础上构建，面向设计人员终端用户。本层次也采取开放式体系架构，采取插入式软件方式，平台提供一个高度柔性的软件基础结构。

3.3系统的实现UG提供的二次开发功能可以方便用户定制个性化的功能，便于为用户开发有针对性的专用系统，本文采用UG作为开发应用平台，系统数据库系统选用SQL Server2000，开发工具为UG／openAPI、VC++6.0及UG后处理构造器。

在系统的开发实现过程中，遵循软件工程理论，为用户提供了良好的人机交互界面，采用模块化思想，按照设计过程和模块实现的功能将系统划分为几大功能独立的模块，模块之间以及模块的各组成部分之间也具有一定的独立性。

参照了uGS NX系统中自身对话框的风格，在模块设计过程中基于标准化思想和模块化思想建立各模块，通过定义标准接口实现系统的扩展性。图3为根据CNC工程师经验知识设计的模具自动生成系统界面。

4结论

数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、智能化、复合化等的基础。数控编程过程的智能化、自动化是数控编程