專利名稱：基于網絡知識共享的智能化slm加工系統(tǒng)及其運行方法
技術領域：
本發(fā)明用于SLM加工領域的網絡智能化系統(tǒng)，具體地說，是基于網絡知識共享的 智能化SLM加工系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術：
激光是20世紀60年代的新光源。由于激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高 相干性四大特征而得到廣泛應用。激光加工是激光應用最有發(fā)展前途的領域之一。針對傳 統(tǒng)的加工方法，激光加工具有以下特點激光加工是無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機械變形；激光加工過程中 無"刀具"磨損，無"切削力"作用于工件；激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速 度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小，工件熱變形小，后續(xù)加工最小； 激光束易于導向、聚焦、實現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合對復雜工件進行加工，是一種 極為靈活的加工方法；生產效率高，加工質量穩(wěn)定可靠，經濟效益和社會效益好。目前激光加工作為先進制造技術已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械 制造等國民經濟重要部門，對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等 起到愈來愈重要的作用。SLM是一種基于快速成型原理的快速激光加工技術。它能利用激光束，把金屬或 合金粉末選區(qū)溶化，并逐層堆積成一個冶金結合、組織致密的實體。該實體不需要進一步加 工，經拋光或簡單表面處理后可直接作模具、工件使用。其技術特點為(1)直接制成終端 金屬產品，省掉中間過渡環(huán)節(jié)。(2)得到冶金結合的金屬實體，密度100%。(3)SLM制造的 工件有高的拉伸強度、較低的粗糙度(Rz為30 50 μ m)、高的尺寸精度(< 0.1mm)。(4) 適合各種復雜形狀的工件，尤其適合內部有復雜異型結構(如空腔)、用傳統(tǒng)方法無法制造 的復雜工件(如醫(yī)學植入體)。(5)適合單件、小批量模具和工件的快速制造。SLM目前已 成為國內外的研究熱點。激光與工件的相互作用是SLM加工的基礎。激光束投射在工件表面時，部分能量 被反射，部分被吸收，部分被傳遞出去，具體情況取決于工件類型和激光波長。在到達工件 表面的光能中，被工件吸收的那部分能量是對工件加工有用的。光能以電子和原子的振動 激發(fā)形式被吸收，并轉化為熱能，擴散至臨近原子。隨著吸收的光子越來越多，工件溫度不 斷升高，從而提高光能吸收的比例。該過程可引發(fā)連鎖反應，使溫度在極短時間內急劇升 高。溫度升高的速度取決于工件中能量吸收與能量消散之間的比例。針對特定的激光和工件，加工工藝參數(shù)是影響加工質量的重要決定因素。不同的 激光功率、掃描速度和掃描策略直接影響了單位時間內溫度及能量的分布情況，并最終影 響了工件的性能。目前工件的加工工藝參數(shù)多根據(jù)經驗和實驗來確認，針對同樣或者相似 的工件加工情況，不同的研究單位或企業(yè)需要做很多重復的研究工作，大大浪費了時間。此外，工件的幾何特征也影響加工參數(shù)的選取。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供基于網絡知識共享 的智能化SLM加工系統(tǒng)，本發(fā)明減少了研究時間、提高工作效率、利用網絡技術、促進知識本發(fā)明的另一目的在于提供上述基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運 行方法。本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，包括網絡中心服務器、本地SLM加工系 統(tǒng)，所述網絡中心服務器與本地SLM加工系統(tǒng)網絡連接；所述網絡中心服務器包括網絡共 享知識庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識庫；所述網絡共享知識庫和本地同步知識庫用于保存SLM加工工件的過程中所得到 的經驗數(shù)據(jù)，該經驗數(shù)據(jù)包括工件的類型、工件的幾何特征、工件材料屬性、所選用的激光 器參數(shù)、加工工藝參數(shù)。所述本地同步知識庫的更新，是從網絡共享知識庫中獲取本地同步知識庫中沒有 的經驗數(shù)據(jù)來完成更新；所述網絡共享知識庫的更新，是由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識庫中通過實 際加工得到的新的經驗數(shù)據(jù)，發(fā)送到網絡共享知識庫來完成更新。上述基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運行方法，包括下述步驟(1)在對新的工件進行加工時，本地SLM加工系統(tǒng)根據(jù)工件材料屬性、工件的類 型、工件的幾何特征、激光器的參數(shù)搜索本地同步知識庫中的經驗數(shù)據(jù)，如果本地同步知識 庫中有經驗數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經驗數(shù)據(jù)，推導出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導SLM加工；(2)如果本地知識庫中沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網 絡中心服務器通信，通過網絡共享知識庫來更新本地同步知識庫；(3)如果網絡中心服務器也沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng) 將通過實驗以及實際加工檢驗得到的工件材料屬性、工件的類型、工件的幾何特征、激光器 的參數(shù)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)后，本地SLM加工系統(tǒng)將把該數(shù)據(jù)存入本地同步數(shù)據(jù) 庫，并將該新經驗數(shù)據(jù)發(fā)送給網絡中心服務器的網絡共享知識庫。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點本發(fā)明可以大大減少由激光和工件不同 帶來的SLM加工工藝研發(fā)時間，避免重復工作帶來的時間浪費，提高工作效率，節(jié)約成本。本發(fā)明適用于各種SLM加工技術，并能極大地提高產品的研發(fā)效率，具有廣泛的 應用發(fā)展前景。本發(fā)明有利于促進全球知識共享，為未來網絡化制造、全球制造等先進制造技術 打下基礎。


圖1是本發(fā)明的基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)結構示意圖。圖2是本發(fā)明的基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運行方法流程。圖3是圖1是本地同步知識庫和網絡共享知識庫的主要經驗數(shù)據(jù)。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。實施例如圖1所示，本發(fā)明基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，包括網絡中心服務 器、本地SLM加工系統(tǒng)，所述網絡中心服務器與本地SLM加工系統(tǒng)網絡連接；所述網絡中心 服務器包括網絡共享知識庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識庫；如圖3所示，所述網絡共享知識庫和本地同步知識庫用于保存SLM加工工件的過 程中所得到的經驗數(shù)據(jù)，該經驗數(shù)據(jù)包括工件的類型、工件幾何特征、工件材料屬性、所選 用的激光器參數(shù)、加工工藝參數(shù)。
如圖3所示，所述工件幾何特征包括，邊界尺寸-X、邊界尺寸X、邊界尺寸Y、邊界尺 寸-Y、邊界尺寸Z、邊界尺寸-Z、中心坐標X、中心坐標Y、中心坐標Z、STL文件等。所述工 件材料屬性包括吸收率、反射率等。所述激光器參數(shù)包括激光的種類、波長、功率、廠商、型 號等。所述加工工藝參數(shù)包括激光功率、工作模式、掃描速度、掃描策略等。該本地同步知識庫的更新，可以從網絡共享知識庫中獲取本地同步知識庫中沒有 的經驗數(shù)據(jù)來完成更新；具體說，所述本地SLM加工系統(tǒng)根據(jù)激光與工件的相互作用原理， 按照所用激光和工件的特性，運用本地同步知識庫中已有的經驗數(shù)據(jù)，進行SLM加工工藝 參數(shù)的智能推理，并用實際加工得到的經驗數(shù)據(jù)來更新本地同步知識庫。本地同步知識庫 的更新，還可以由本地SLM加工系統(tǒng)通過網絡中心服務器中的網絡共享知識庫，并下載本 地同步知識庫中沒有的經驗數(shù)據(jù)到本地同步知識庫中完成。本地同步知識庫的更新主要是 根據(jù)實際的生產情況來完成。實際加工中用大量使用的工藝參數(shù)是本地同步知識庫的數(shù)據(jù) 源。該網絡共享知識庫的更新，可以由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識庫中通過實 際加工得到的新的經驗數(shù)據(jù)，通過網絡發(fā)送到網絡共享知識庫來完成更新。所述網絡中心服務器與本地SLM加工系統(tǒng)網絡相聯(lián)，組成以網絡中心服務器、本 地SLM加工系統(tǒng)的C/S結構。如圖2所示，上述基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運行方法，包括下述 步驟(1)在對新的工件進行加工時，本地SLM加工系統(tǒng)根據(jù)工件材料屬性、工件的類 型、工件的幾何特征、激光器的參數(shù)搜索本地同步知識庫中的經驗數(shù)據(jù)，如果本地同步知識 庫中有經驗數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經驗數(shù)據(jù)，推導出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導SLM加工；(2)如果本地知識庫中沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網 絡中心服務器通信，通過網絡共享知識庫來更新本地同步知識庫；(3)如果網絡中心服務器也沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng) 將通過實驗以及實際加工檢驗得到的工件材料屬性、工件的類型、工件的幾何特征、激光器 的參數(shù)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)后，本地SLM加工系統(tǒng)將把該數(shù)據(jù)存入本地同步數(shù)據(jù) 庫，并將該新經驗數(shù)據(jù)發(fā)送給網絡中心服務器的網絡共享知識庫。
如上所述便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，其特征在于，包括網絡中心服務器、本地 SLM加工系統(tǒng)，所述網絡中心服務器與本地SLM加工系統(tǒng)網絡連接；所述網絡中心服務器包 括網絡共享知識庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識庫；所述網絡共享知識庫和本地同步知識庫用于保存SLM加工工件的過程中所得到的經 驗數(shù)據(jù)，該經驗數(shù)據(jù)包括工件的類型、工件的幾何特征、工件材料屬性、所選用的激光器參 數(shù)、加工工藝參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，其特征在于所述本地同步知識庫的更新，是從網絡共享知識庫中獲取本地同步知識庫中沒有的經 驗數(shù)據(jù)來完成更新；所述網絡共享知識庫的更新，是由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識庫中通過實際加 工得到的新的經驗數(shù)據(jù)，發(fā)送到網絡共享知識庫來完成更新。
3.根據(jù)權利要求1或2或3所述基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運行方 法，其特征在于包括下述步驟(1)在對新的工件進行加工時，本地SLM加工系統(tǒng)根據(jù)工件材料屬性、工件的類型、工 件的幾何特征、激光器的參數(shù)搜索本地同步知識庫中的經驗數(shù)據(jù)，如果本地同步知識庫中 有經驗數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經驗數(shù)據(jù)，推導出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導SLM加工；(2)如果本地知識庫中沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網絡中 心服務器通信，通過網絡共享知識庫來更新本地同步知識庫；(3)如果網絡中心服務器也沒有與新工件相關的經驗數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng)將通 過實驗以及實際加工檢驗得到的工件材料屬性、工件的類型、工件的幾何特征、激光器的參 數(shù)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經驗數(shù)據(jù)后，本地SLM加工系統(tǒng)將把該數(shù)據(jù)存入本地同步數(shù)據(jù)庫，并 將該新經驗數(shù)據(jù)發(fā)送給網絡中心服務器的網絡共享知識庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于網絡知識共享的智能化SLM加工系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，本地SLM加工系統(tǒng)根據(jù)激光與工件的相互作用原理，按照所用激光和材料的特性，運用本地同步知識庫中已有的經驗知識，進行SLM加工工藝參數(shù)的智能推理，并用實際加工得到的經驗數(shù)據(jù)來更新本地同步知識庫，本地同步知識庫能夠從網絡共享知識庫中獲取新的經驗數(shù)據(jù)來更新自己，并將實際生產中獲得的新經驗數(shù)據(jù)發(fā)送給網絡共享知識庫，更新網絡共享知識庫，本發(fā)明可以大大減少由激光和工件不同帶來的SLM加工工藝研發(fā)時間，避免重復工作帶來的時間浪費，提高工作效率；并有利于促進全球知識共享，為未來網絡化制造、全球制造等先進制造技術打下基礎。
文檔編號G06F17/50GK102054126SQ20101057787
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權日2010年12月6日
發(fā)明者劉杰, 楊永強 申請人:華南理工大學