本發(fā)明涉及機(jī)床自動控制，尤其涉及一種智能多工位夾持加工控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、機(jī)床自動控制技術(shù)領(lǐng)域涉及使用自動化系統(tǒng)來管理和控制機(jī)床的操作，包括自動化編程、運(yùn)動控制、工件定位及夾持，該領(lǐng)域的核心技術(shù)是提高機(jī)床的加工精度和效率，減少人為操作的需求。自動控制系統(tǒng)可以基于預(yù)設(shè)程序自動執(zhí)行復(fù)雜的加工任務(wù)，例如數(shù)控編程（cnc），程序指導(dǎo)機(jī)床進(jìn)行精確的切割、鉆孔、銑削等操作，技術(shù)領(lǐng)域還包括實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)整機(jī)床運(yùn)行參數(shù)，確保加工過程中的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

2、其中，智能多工位夾持加工控制系統(tǒng)是一種專為多工位機(jī)床設(shè)計(jì)的自動化控制系統(tǒng)，旨在優(yōu)化機(jī)床的加工流程和提升生產(chǎn)效率，該系統(tǒng)通過智能算法調(diào)整夾持力度和位置，確保每個(gè)工件在加工過程中的穩(wěn)定和精準(zhǔn)對位，從而適應(yīng)不同形狀和尺寸的工件。此系統(tǒng)的主要用途包括自動化生產(chǎn)線中的高效率加工，特別適用于需要多樣化和高精度加工的場合，如汽車、航空及精密設(shè)備制造等行業(yè)。通過實(shí)施這樣的系統(tǒng)，企業(yè)能夠減少人工干預(yù)，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，同時(shí)提高產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量。

3、現(xiàn)有的智能多工位夾持加工控制系統(tǒng)支持復(fù)雜的加工任務(wù)并實(shí)現(xiàn)了一定程度的自動化，但缺乏足夠的靈活性和適應(yīng)性來即時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)線的實(shí)際變化。傳統(tǒng)系統(tǒng)中的固定程序和參數(shù)設(shè)置難以適應(yīng)快速變化的市場需求和多樣化的生產(chǎn)任務(wù)，這種缺乏靈活性導(dǎo)致機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率受限，特別是在處理多工位和高變異性工件時(shí)，出現(xiàn)資源配置不合理和生產(chǎn)調(diào)度不優(yōu)化的問題，現(xiàn)有技術(shù)在能耗控制方面也顯示出不足，很多系統(tǒng)沒有實(shí)施有效的能耗管理策略，這不僅增加運(yùn)營成本，也加劇對環(huán)境的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種智能多工位夾持加工控制系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種智能多工位夾持加工控制系統(tǒng)包括：

3、事件監(jiān)控模塊捕捉多工位夾持加工設(shè)備的數(shù)據(jù)，包括機(jī)床啟動、工件裝夾、加工開始、加工結(jié)束、工件卸載的時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算工作流的時(shí)間間隔，生成時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，利用所述時(shí)間間隔數(shù)據(jù)評估生產(chǎn)效率，生成生產(chǎn)效率評估結(jié)果；

4、狀態(tài)分析模塊基于所述生成效率評估結(jié)果，分析當(dāng)前多工位的隊(duì)列長度、預(yù)計(jì)完成時(shí)間、工件類型，生成工位狀態(tài)結(jié)果，根據(jù)所述工位狀態(tài)結(jié)果調(diào)整生產(chǎn)策略，生成工位調(diào)整策略；

5、決策邏輯模塊基于所述工位調(diào)整策略，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行工件排序、優(yōu)先級判斷，選擇待加工工件，生成工件調(diào)度計(jì)劃，根據(jù)所述工件調(diào)度計(jì)劃分析導(dǎo)致延遲的關(guān)鍵因素，制定預(yù)防措施，生成優(yōu)化后的調(diào)度策略；

6、動態(tài)調(diào)度模塊基于所述優(yōu)化后的調(diào)度策略，調(diào)整機(jī)床加工序列、分配資源，優(yōu)化工序間轉(zhuǎn)換，生成序列優(yōu)化結(jié)果，基于所述序列優(yōu)化結(jié)果，通過調(diào)整加工速度、選擇匹配的加工路徑，實(shí)施能耗管理策略，生成節(jié)能控制結(jié)果。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述時(shí)間間隔數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

8、捕捉多工位夾持加工設(shè)備的數(shù)據(jù)，記錄機(jī)床啟動、工件裝夾、加工開始、加工結(jié)束、工件卸載的確切時(shí)間點(diǎn)，將時(shí)間點(diǎn)存儲在數(shù)組中，生成時(shí)間點(diǎn)數(shù)組；

9、基于所述時(shí)間點(diǎn)數(shù)組，通過計(jì)算連續(xù)事件的時(shí)間點(diǎn)之間的差異，應(yīng)用公式：

10、

11、確定每個(gè)工作流程的時(shí)間間隔，得到時(shí)間間隔數(shù)組，其中，和分別是連續(xù)兩個(gè)事件的時(shí)間戳，是調(diào)整后的時(shí)間間隔，是時(shí)間間隔調(diào)整的靈活性參數(shù)；

12、利用所述時(shí)間間隔數(shù)組，計(jì)算整體的平均時(shí)間間隔，使用公式：

13、

14、反映差異化工作流程的關(guān)鍵性和差異化時(shí)間點(diǎn)的信號強(qiáng)度，計(jì)算加權(quán)平均時(shí)間間隔，獲取時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，其中，表示單個(gè)時(shí)間間隔，是總時(shí)間間隔數(shù)量，是時(shí)間間隔的權(quán)重，是加權(quán)后的平均時(shí)間間隔。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述生成效率評估結(jié)果的獲取步驟具體為：

16、基于所述時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，初步分析多個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間，利用公式：

17、

18、計(jì)算每個(gè)階段的時(shí)間間隔，生成標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，其中，表示單個(gè)階段的時(shí)間間隔，是階段的總數(shù)，是用來穩(wěn)定計(jì)算的小正數(shù)，是標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間間隔數(shù)據(jù)；

19、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)階段的時(shí)間效率，使用公式：

20、

21、得到階段效率數(shù)據(jù)，其中，是第i個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間間隔，是階段的效率，是效率計(jì)算的調(diào)節(jié)因子，是穩(wěn)定因子；

22、利用所述階段效率數(shù)據(jù)，通過加權(quán)平均的方法評估整個(gè)生產(chǎn)過程的效率，采用公式：

23、

24、計(jì)算得出生產(chǎn)效率評估結(jié)果，其中，表示第i個(gè)階段的效率，是第i個(gè)階段的權(quán)重，是微調(diào)參數(shù)，是生產(chǎn)效率評估結(jié)果。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述工位調(diào)整策略的獲取步驟具體為：

26、基于所述效率評估結(jié)果，收集當(dāng)前多工位的隊(duì)列長度，預(yù)計(jì)完成時(shí)間和工件類型，評估工位當(dāng)前狀況，使用公式：

27、

28、生成工位狀態(tài)分?jǐn)?shù)，其中，表示效率評估結(jié)果，是第i個(gè)工位的隊(duì)列長度，是第i個(gè)工位的預(yù)計(jì)完成時(shí)間，分別是權(quán)重系數(shù)，是工位狀態(tài)分?jǐn)?shù)；

29、根據(jù)所述工位狀態(tài)分?jǐn)?shù)分析工位需要并進(jìn)行優(yōu)先處理，采用閾值比較法確定調(diào)整需求，應(yīng)用公式：

30、

31、生成決策結(jié)果，其中，是工位狀態(tài)分?jǐn)?shù)，是閾值，是調(diào)整系數(shù)，是決策結(jié)果；

32、基于所述決策結(jié)果，制定調(diào)整策略，采用影響因子進(jìn)行工位分析，采用公式：

33、

34、結(jié)合多工位調(diào)整的關(guān)鍵性和緊急性，計(jì)算得出工位調(diào)整策略，其中，是決策結(jié)果，是影響因子，是工位調(diào)整策略。

35、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述工件調(diào)度計(jì)劃的獲取步驟具體為：

36、根據(jù)所述工位調(diào)整策略進(jìn)行分析，結(jié)合機(jī)器狀態(tài)和當(dāng)前工件隊(duì)列長度的數(shù)據(jù)，采用公式：

37、

38、得到工件處理的初始優(yōu)先級，其中，是第i個(gè)工件的工位調(diào)整策略得分，為工件在隊(duì)列中的位置，表示第i個(gè)工件對應(yīng)工位的機(jī)器狀態(tài)，分別為權(quán)重參數(shù)，為小量，是優(yōu)先級評分。

39、對所述工件處理的初始優(yōu)先級進(jìn)行篩選，確定優(yōu)先加工的工件，使用公式：

40、

41、調(diào)整每個(gè)工件的優(yōu)先級，并決定是否加工，得到工件的加工決策權(quán)重，其中，是工件的優(yōu)先級評分，是調(diào)節(jié)參數(shù)，是每個(gè)工件的決策權(quán)重。

42、根據(jù)所述，編排待加工工件的調(diào)度，采用公式：

43、

44、生成工件調(diào)度計(jì)劃，其中，是每個(gè)工件的決策權(quán)重，是工件的影響系數(shù)，是工件調(diào)度計(jì)劃。

45、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述優(yōu)化后的調(diào)度策略的獲取步驟具體為：

46、基于所述工件調(diào)度計(jì)劃，收集與分析實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及歷史延遲記錄，識別關(guān)鍵延遲因素，計(jì)算每個(gè)因素的量化影響值，采用公式：

47、

48、得到量化的延遲影響值，其中，表示量化的延遲影響值，是因素j對i的影響權(quán)重，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是調(diào)整系數(shù)，是歸一化常數(shù)，是穩(wěn)定性常數(shù)；

49、基于所述量化的延遲影響值，開發(fā)針對性預(yù)防措施并評估潛在效果，使用公式：

50、

51、得到預(yù)防措施的優(yōu)先級，其中，是預(yù)防措施的執(zhí)行優(yōu)先級，、、、、表示調(diào)節(jié)因子，表示量化的延遲影響值。

52、整合預(yù)防措施的優(yōu)先級，優(yōu)化預(yù)防措施，采用公式：

53、

54、形成優(yōu)化后的調(diào)度策略，其中，是預(yù)防措施的執(zhí)行優(yōu)先級，為措施的影響權(quán)重，和為調(diào)整因子，表示優(yōu)化后的調(diào)度策略。

55、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述序列優(yōu)化結(jié)果的獲取步驟具體為：

56、基于所述優(yōu)化后的調(diào)度策略，計(jì)算每臺機(jī)床上工位夾持加工任務(wù)的累計(jì)時(shí)間，生成預(yù)計(jì)完成時(shí)間集合，采用公式：

57、

58、其中，表示預(yù)計(jì)完成時(shí)間，表示加工任務(wù)的開始時(shí)間，表示加工時(shí)間，表示優(yōu)先級系數(shù)，表示任務(wù)數(shù)量；

59、基于所述預(yù)計(jì)完成時(shí)間集合，計(jì)算每個(gè)任務(wù)的加工效率，使用效率計(jì)算公式：

60、

61、生成任務(wù)效率集合，其中，表示任務(wù)的效率，表示產(chǎn)品的關(guān)鍵性權(quán)重，表示預(yù)計(jì)完成時(shí)間，表示產(chǎn)品的貢獻(xiàn)度，表示產(chǎn)品數(shù)量，表示產(chǎn)品。

62、依據(jù)所述任務(wù)效率集合，重新調(diào)整機(jī)床工位夾持加工序列，將任務(wù)按效率進(jìn)行排列，得到序列優(yōu)化結(jié)果。

63、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述節(jié)能控制結(jié)果的獲取步驟具體為：

64、基于所述序列優(yōu)化結(jié)果，計(jì)算每臺機(jī)床上的最優(yōu)加工速度，通過任務(wù)的物理長度和機(jī)床性能，采用公式：

65、

66、計(jì)算得出加工速度調(diào)整結(jié)果，其中，代表任務(wù)長度，是機(jī)床的可用時(shí)間，是效率因子，是速度調(diào)節(jié)系數(shù)，表示加工速度調(diào)整結(jié)果；

67、根據(jù)所述加工速度調(diào)整結(jié)果和機(jī)床特性，選擇最優(yōu)加工路徑，優(yōu)化路徑選擇，通過公式；

68、

69、生成最優(yōu)路徑選擇結(jié)果，其中是路徑的起始和結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)，是路徑優(yōu)化系數(shù)，表示最優(yōu)路徑選擇結(jié)果；

70、根據(jù)所述最優(yōu)路徑選擇結(jié)果，實(shí)施能耗管理策略，調(diào)整加工參數(shù)，采用能耗管理公式：

71、

72、計(jì)算得出節(jié)能控制結(jié)果，其中，是能耗單位成本，是能耗調(diào)節(jié)因子，表示節(jié)能控制結(jié)果，表示最優(yōu)路徑選擇結(jié)果。

73、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

74、本發(fā)明中，通過捕捉和計(jì)算多工位夾持加工設(shè)備的時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)，提升對生產(chǎn)流程的監(jiān)控和分析能力，使得生產(chǎn)效率的評估更加準(zhǔn)確和及時(shí)，這種即時(shí)的數(shù)據(jù)處理與評估機(jī)制允許企業(yè)對生產(chǎn)策略進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，優(yōu)化工件的排程和優(yōu)先級，從而減少生產(chǎn)中的等待時(shí)間和加工延誤。特別是在多工位操作中，該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化功能確保高效的資源分配和工序間的流暢轉(zhuǎn)換，這不僅提高了加工精度，也減少了能源消耗，系統(tǒng)的能耗管理策略進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，通過精確控制加工速度和路徑，達(dá)到了節(jié)能的目的，提升企業(yè)的可持續(xù)性和降低環(huán)境影響要。