專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化slm加工系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于SLM加工領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)智能化系統(tǒng)，具體地說，是基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的 智能化SLM加工系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
激光是20世紀(jì)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(yīng)用。激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域之一。針對(duì)傳 統(tǒng)的加工方法，激光加工具有以下特點(diǎn)激光加工是無接觸加工，對(duì)工件無直接沖擊，因此無機(jī)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(duì)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?。?激光束易于導(dǎo)向、聚焦、實(shí)現(xiàn)方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工，是一種 極為靈活的加工方法；生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。目前激光加工作為先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械 制造等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)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(shù)。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(gè)冶金結(jié)合、組織致密的實(shí)體。該實(shí)體不需要進(jìn)一步加 工，經(jīng)拋光或簡(jiǎn)單表面處理后可直接作模具、工件使用。其技術(shù)特點(diǎn)為(1)直接制成終端 金屬產(chǎn)品，省掉中間過渡環(huán)節(jié)。(2)得到冶金結(jié)合的金屬實(shí)體，密度100%。(3)SLM制造的 工件有高的拉伸強(qiáng)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(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)(如空腔)、用傳統(tǒng)方法無法制造 的復(fù)雜工件(如醫(yī)學(xué)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(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。激光與工件的相互作用是SLM加工的基礎(chǔ)。激光束投射在工件表面時(shí)，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(zhǎng)。在到達(dá)工件 表面的光能中，被工件吸收的那部分能量是對(duì)工件加工有用的。光能以電子和原子的振動(dòng) 激發(fā)形式被吸收，并轉(zhuǎn)化為熱能，擴(kuò)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(yīng)，使溫度在極短時(shí)間內(nèi)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(duì)特定的激光和工件，加工工藝參數(shù)是影響加工質(zhì)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(shí)間內(nèi)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(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來確認(rèn)，針對(duì)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(fù)的研究工作，大大浪費(fèi)了時(shí)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(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享 的智能化SLM加工系統(tǒng)，本發(fā)明減少了研究時(shí)間、提高工作效率、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、促進(jìn)知識(shí)本發(fā)明的另一目的在于提供上述基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運(yùn) 行方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器、本地SLM加工系 統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器與本地SLM加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接；所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器包括網(wǎng)絡(luò)共 享知識(shí)庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識(shí)庫；所述網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫和本地同步知識(shí)庫用于保存SLM加工工件的過程中所得到 的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該經(jīng)驗(yàn)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(shí)庫的更新，是從網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫中獲取本地同步知識(shí)庫中沒有 的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來完成更新；所述網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫的更新，是由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識(shí)庫中通過實(shí) 際加工得到的新的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來完成更新。上述基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括下述步驟(1)在對(duì)新的工件進(jìn)行加工時(shí)，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(shí)庫中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果本地同步知識(shí) 庫中有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導(dǎo)SLM加工；(2)如果本地知識(shí)庫中沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網(wǎng) 絡(luò)中心服務(wù)器通信，通過網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來更新本地同步知識(shí)庫；(3)如果網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器也沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng) 將通過實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際加工檢驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經(jīng)驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間，避免重復(fù)工作帶來的時(shí)間浪費(fèi)，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(shù)，并能極大地提高產(chǎn)品的研發(fā)效率，具有廣泛的 應(yīng)用發(fā)展前景。本發(fā)明有利于促進(jìn)全球知識(shí)共享，為未來網(wǎng)絡(luò)化制造、全球制造等先進(jìn)制造技術(shù) 打下基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明的基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運(yùn)行方法流程。圖3是圖1是本地同步知識(shí)庫和網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫的主要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù) 器、本地SLM加工系統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器與本地SLM加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接；所述網(wǎng)絡(luò)中心 服務(wù)器包括網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識(shí)庫；如圖3所示，所述網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫和本地同步知識(shí)庫用于保存SLM加工工件的過 程中所得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該經(jīng)驗(yàn)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(biāo)X、中心坐標(biāo)Y、中心坐標(biāo)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(zhǎng)、功率、廠商、型 號(hào)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(shí)庫的更新，可以從網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫中獲取本地同步知識(shí)庫中沒有 的經(jīng)驗(yàn)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(yùn)用本地同步知識(shí)庫中已有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行SLM加工工藝 參數(shù)的智能推理，并用實(shí)際加工得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來更新本地同步知識(shí)庫。本地同步知識(shí)庫 的更新，還可以由本地SLM加工系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫，并下載本 地同步知識(shí)庫中沒有的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)到本地同步知識(shí)庫中完成。本地同步知識(shí)庫的更新主要是 根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況來完成。實(shí)際加工中用大量使用的工藝參數(shù)是本地同步知識(shí)庫的數(shù)據(jù) 源。該網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫的更新，可以由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識(shí)庫中通過實(shí) 際加工得到的新的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來完成更新。所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器與本地SLM加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，組成以網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器、本 地SLM加工系統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)。如圖2所示，上述基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運(yùn)行方法，包括下述 步驟(1)在對(duì)新的工件進(jìn)行加工時(shí)，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(shí)庫中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果本地同步知識(shí) 庫中有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導(dǎo)SLM加工；(2)如果本地知識(shí)庫中沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網(wǎng) 絡(luò)中心服務(wù)器通信，通過網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來更新本地同步知識(shí)庫；(3)如果網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器也沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng) 將通過實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際加工檢驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經(jīng)驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫。
如上所述便可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器、本地 SLM加工系統(tǒng)，所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器與本地SLM加工系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接；所述網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器包 括網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫，所述本地SLM加工系統(tǒng)包括本地同步知識(shí)庫；所述網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫和本地同步知識(shí)庫用于保存SLM加工工件的過程中所得到的經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，該經(jīng)驗(yàn)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(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)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(shí)庫的更新，是從網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫中獲取本地同步知識(shí)庫中沒有的經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)來完成更新；所述網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫的更新，是由本地SLM加工系統(tǒng)將本地同步知識(shí)庫中通過實(shí)際加 工得到的新的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來完成更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)的運(yùn)行方 法，其特征在于包括下述步驟(1)在對(duì)新的工件進(jìn)行加工時(shí)，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(shí)庫中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果本地同步知識(shí)庫中 有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則根據(jù)該經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出新工件的加工工藝參數(shù)，并指導(dǎo)SLM加工；(2)如果本地知識(shí)庫中沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本地SLM加工系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)中 心服務(wù)器通信，通過網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫來更新本地同步知識(shí)庫；(3)如果網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器也沒有與新工件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則本地SLM加工系統(tǒng)將通 過實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際加工檢驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(4)創(chuàng)建新的完整經(jīng)驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享的智能化SLM加工系統(tǒng)及其實(shí)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(yùn)用本地同步知識(shí)庫中已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，進(jìn)行SLM加工工藝參數(shù)的智能推理，并用實(shí)際加工得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來更新本地同步知識(shí)庫，本地同步知識(shí)庫能夠從網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫中獲取新的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來更新自己，并將實(shí)際生產(chǎn)中獲得的新經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)庫，更新網(wǎng)絡(luò)共享知識(shí)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(shí)間，避免重復(fù)工作帶來的時(shí)間浪費(fèi)，提高工作效率；并有利于促進(jìn)全球知識(shí)共享，為未來網(wǎng)絡(luò)化制造、全球制造等先進(jìn)制造技術(shù)打下基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102054126SQ20101057787
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者劉杰, 楊永強(qiáng) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)