통합 수치 제어 시스템의 특성 및 핵심 기술

1, 소개

현대 제조 시스템에서는 인터넷과 분산 컴퓨팅 기술의 출현으로 인해 제품의 설계와 제조가 점점 분산되고 있으며, 공동 제조는 점점 더 빠르고 경제적으로 고품질의 제품을 생산하는 효과적인 모델이 되고 있습니다. 현재 수치 제어 시스템은 제품 생산 프로세스의 각 독립 부서에 효과적인 공동 작업 환경을 제공하기 위해 통합 방향으로 발전하고 있습니다. 전통적인 CIMS 기술은 거대하고 포괄적이며 일반 중소기업에서는 구현하기 어려워 INC 가 등장했습니다.

회사의 개념과 핵심 기술.

2. 1 INC 의 개념

통합 수치 제어 (INC) 는 CIMS 의 기능 구현 (예: CADPCAMPCAPPPNCP) 을 일련의 개별 기능 모듈로 추상화한 다음 이러한 기능 모듈을 통합하여 구체적인 수치 제어 시스템을 형성합니다.

워터 제트 기계에 사용되는 IC 시스템의 전체 워크플로우를 예로 들어 보겠습니다 (그림 1 참조). 전체 시스템은 그래픽 데이터베이스, 절삭 매개변수 데이터베이스, 고정장치 데이터베이스, 노즐 데이터베이스, 프로세스 데이터베이스, 수치 제어 코드 데이터베이스 등을 포함한 엔지니어링 데이터베이스를 기반으로 합니다. 이들은 인트라넷/인터넷을 통해 통합되어 엔지니어링 데이터베이스를 형성합니다. ICC 시스템은 6 개의 서브어셈블리 모듈 보조 설계 (CAD), 보조 프로세스 (CAPP), 최적화 결정, CNC (CNC), 시스템 모니터링 및 마스터 계획으로 나눌 수 있습니다.

그림 1 워터 제트 회사 시스템 워크플로우 다이어그램

2.2 Inc 와 ONC, DNC 의 차이점

기존 수치 제어 시스템에 비해 개방형 디지털 제어의 핵심은 개방성이며 시스템 플랫폼에서 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있는 기능을 제공해야 한다는 점입니다. 기능 지향 동적 재구성 도구를 제공합니다. 통일되고 표준화된 애플리케이션 사용자 인터페이스를 제공합니다. 세계 여러 나라에서 개방형 디지털 제어 연구 프로그램을 실시하고 있으며, 그 중 미국의 OMAC (Open Modular Architecture Controller) 프로그램이 큰 영향을 미치고 있습니다. 유럽의 Osaca (자동 제어 오픈 시스템 아키텍처) 와 일본의 OSEC (컨트롤러 오픈 시스템 환경) [3]. 직접 디지털 제어 (DNC) 및 분산 디지털 제어 (DNC) 시스템의 주요 목표는 디지털 제어 기계 세트 또는 전체 공장의 생산을 보다 효율적으로 제어하는 것입니다. 이는 실제로 분산 제조입니다.

ONC 및 DNC 와 달리, INC 는 디지털 제어를 핵심으로 하고, 모든 모듈은 디지털 제어를 지향하며, 모든 작업은 디지털 가공을 위한 서비스입니다. 예를 들어, 일반 CAM 시스템은 피쳐 인식, 부품 형상 모델링 및 부품 가공 궤적 정의에 중점을 두고 있으며, INC 의 CAM 모듈은 부품 가공 프로세스의 시뮬레이션 및 NC 가공 코드 생성에 초점을 맞추고 있습니다. 이는 부품 수동 프로그래밍 또는 자동 프로그래밍 NC 가공 프로그램의 정확성을 쉽게 검증하기 위한 것입니다. INC 는 분산 제조보다 공동 제조에 더 가깝습니다.

2.3 회사의 핵심 기술

회사에는 세 가지 핵심 기술이 있습니다: 수치 제어용 CAD 기술 디지털 제어용 CAPP 기술 및 CAD/CAPP 정보 통합을 기반으로 하는 수치 제어 기술

디지털 제어용 CAD 기술에는 이미지 사전 처리, 지능형 인식, 이미지 벡터화 및 CAD/CAPP 통합 기술이 포함됩니다. 디지털 제어용 CAPP 기술에는 경로 최적화, 단계 최적화, CAPP/CAM 통합, 프로세스 데이터베이스 구축 및 관리 기술이 포함됩니다.

CAD/CAPP 정보 통합을 기반으로 하는 수치 제어 기술은 주로 CAD/CAPP 통합 시스템과의 인터페이스 및 상호 작용 기술 (STEP 표준 확장을 기반으로 하는 인터페이스 및 상호 작용 기술), 임베디드 장치 개발 기술 및 실시간 기술을 포함합니다.

이 문서에서는 CAD/CAPP 정보 통합을 기반으로 하는 인터페이스 및 상호 작용 기술에 대해 논의하고 연구합니다.

3. 디지털 제어 시스템과 CAD/CAPP 의 인터페이스 및 상호 작용 기술.

현재 산업 어플리케이션에 사용되는 수치 제어 프로그래밍 모드는 ISO 6983 (GPM 코드) 표준을 기반으로 합니다. CAX 기술 및 시스템 통합 기술의 급속한 발전과 광범위하게 적용됨에 따라 이 표준은 현대 수치 제어 시스템의 요구 사항을 충족하지 못하고 있으며, 디지털 제어 기술 및 자동화 제조 발전을 제한하는 병목 현상이 되고 있습니다.

1997 년 유럽 * * * 은 STEP 기술을 자동 제조의 기본 장치로 확장하고, STEP 표준을 준수하는 객체 지향 데이터 모델 (STEP2NC) 을 개발하고, 제품 모델의 데이터 변환 표준을 CNC 영역으로 확장하고, CAD 를 재구축하는 최적의 방안을 제시했습니다.

기존 수치 제어 시스템과 CAD/CAPP 간의 데이터 교환은 단방향 전송으로, 현장에서 수치 제어 프로그램에 대한 수정 사항은 CAD/CAPP 시스템에 직접 피드백을 줄 수 없으며, 수치 제어 프로그램을 생성할 때 초기 처리 요구 사항을 기록하는 정보가 손실되었습니다. STEP-NC 를 사용하면 가공 정보가 쉽게 손실되는 문제를 줄이고, 데이터의 양방향 흐름을 실현하고, 변경 사항을 저장하고, 부품 프로그램과 최적화된 가공 설명을 설계 부서 (CAD) 에 적시에 피드백하여 설계 부서에서 적시에 데이터를 업데이트하고, 완전하고 일관된 가공 프로세스 데이터 파일을 얻을 수 있습니다.

그림 2 는 가공소재를 가공하는 모든 작업이 포함된 STEP-NC 표준을 기반으로 한 데이터 모델을 보여 줍니다. 기본 원칙은 구멍, 캐비티, 스레드, 모따기 등과 같은 제조 피쳐를 기반으로 프로그래밍하는 것입니다. ) 대신 공구와 가공소재의 상대 동작을 직접 프로그래밍합니다. 이렇게 하면 CNC 시스템이 CAD 시스템에서 직접 STEP 데이터 파일을 읽을 수 있으므로 데이터 유형 변환으로 인해 발생할 수 있는 정밀도 저하 문제를 없앨 수 있습니다.

그림 2. STEP-NC 기반 데이터 모델

그림 3 은 현재 STEP-NC 와 수치 제어 시스템이 결합된 세 가지 모드를 포함하여 STEP-NC 표준을 사용하는 수치 제어 시스템 구조 모델을 보여 줍니다. 1 모드는 전환 형태입니다. 상층 STEP 호환 CAD/CAPP 시스템과 STEP-NC 인터페이스는 양방향 데이터 스트림을 구현하고, 하층은 STEP-NC 호환 코드 변환 인터페이스를 추가하여 STEP-NC 데이터 코드를 GPM 코드로 변환하여 현재의 수치 제어 시스템을 구현합니다. 모드 2 는 비교적 간단한 초급 모드이며 모드 1 과는 달리 하위 계층은 새로운 STEP-NC 컨트롤러를 사용하여 STEP 데이터 형식의 가공 파일을 직접 읽습니다. 모드 3 은 모드 2 의 발전과 보완으로 시스템을 더욱 통합하고, 설계 및 공정 현장 레이어 기능을 다시 분할하며, CAPP 시스템 매크로 계획과 CAD 시스템, 마이크로기능 및 공정 현장 레이어 통합을 가능하게 합니다. ISO6983 표준이 디지털 제어 분야에서 널리 사용되고 있기 때문에 단기간에 ISO 14649 표준으로 완전히 대체하는 것은 비현실적이므로 STEP-NC 컨트롤러가 널리 사용될 때까지 1 모드는 시스템에 중장기 [5] 를 유지할 것입니다.

그림 3 단계 표준에 기반한 수치 제어 시스템 구조 모델

STEP-NC 표준을 기반으로 하는 CAD/CAPP/CNC 간의 원활한 연결이 가능해집니다. CAD/CAPP 와 CNC 간의 양방향 데이터 흐름을 통해 설계 부서는 가공 실제를 명확하게 이해하고 현장 프로그래밍에서 반환된 정보에 따라 생산 계획을 적시에 신속하게 조정하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 CAD, CAPP 및 CNC 간의 기능은 CAPP 시스템의 거시적 계획과 CAD 시스템의 통합, CNC 의 미시적 기능 및 통합으로 다시 분류됩니다.

4. 적용 예

AWJ 워터 제트 기계 (국가 특허 제품) 는 고압 파이프를 통해 고압 워터 제트 또는 연마제를 형성하여 가공소재의 절단 및 마감을 실현합니다. 초기 조건은 가공소재의 디지털 이미지로, IC 의 CAD/CAPP 통합 시스템에 의해 처리되고, 데이터는 CNC 하위 모듈로 직접 전송되며, CNC 하위 모듈은 가공 시뮬레이션을 생성합니다. INC 시스템은 Windows 플랫폼을 기반으로 워터 제트 절단기의 통합 수치 제어 가공에 적용됩니다.

그림 4 에는 IC 시스템의 이미지 전처리 모듈이 나와 있습니다. 초기 숫자 이미지는 왼쪽 위 모서리에 있으며 일련의 처리를 거쳐 오른쪽 아래 모서리의 윤곽선을 얻습니다.

그림 4 이미지 전처리 모듈

그림 5 는 가공된 프로파일을 CAD 소프트웨어로 가져와서 약간 수정한 다음 CAD 소프트웨어에 통합된 CAPP 소프트웨어 설계에 적합한 가공 프로세스를 보여 줍니다. 마지막으로 생성된 NC 코드를 시뮬레이션 소프트웨어에 입력합니다. 그림 6 에서와 같이 시뮬레이션 절단을 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 INC 시스템에서 디지털 이미지에서 완제품 처리에 이르는 일련의 작업이 완료됩니다.

그림 5 CAD/CAPP 모듈

그림 6 NC 가공 모듈 작동 인터페이스

5. 결론

현대 제조 시스템은 설계, 기술, 제조 등 부서 간에 적시에 동적 데이터 전송을 요구하고 하나의 환경에서 함께 작동해야 합니다. STEP-NC 기반 수치 제어 기술은 CAD/CAPP/CNC 를 효과적으로 통합할 수 있어 생산성이 크게 향상됩니다. 가공 과정 전반에 걸쳐 가공 데이터 스트림을 다양한 부서, 기업, 심지어 국제적으로 빠르게 액세스하고 즐길 수 있으며 CAD/CAPP 와 CNC 간의 병목 현상이 사라지고 제품 생산 주기가 크게 단축됩니다. STEP Tools 의 연구에 따르면 STEP-NC 를 적용하면 처리 전 데이터 준비 시간이 75%, 공정 계획 시간이 35%, 처리 시간이 50% 감소합니다.

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