База данных системы знаний интеллектуального электронного паспорта технологического мехатронного объекта

Введение. Интеллектуальное электронное техническое документирование технологических мехатронных объектов подразумевает наличие в своём составе системы знаний, представляющей собой интеллектуальный инструмент для принятия решений по управлению. Как указывалось ранее в работе [1], для формирования базы знаний необходимо иметь исходные базы данных, которые должны отвечать определённым требованиям и стандартам.

Так как концепция интеллектуального электронного документирования подразумевает постоянное и непрерывное взаимодействие баз данных с базой знаний, для корректной работы правил управления технологическим объектом необходимо, чтобы базы данных соответствовали стандарту S1000D. Этот стандарт представляет собой спецификацию на выпуск технических публикаций с использованием базы данных общего доступа и основан на технологии XML.

Подход к разработке базы данных. Знания индивидуальных свойств станка служат информационной и интеллектуальной поддержкой управления процессом обработки на станке и в целом его эксплуатации, включая обслуживание, ремонт и утилизацию. При этом база данных системы знаний должна содержать наследуемые и оперативные множества параметров технологического объекта, как описано в работе [2]. Под наследуемым множеством подразумевается совокупность параметров, которые получают при приёмо-сдаточных или тестовых измерениях. Совокупность факторов, измеряемых непосредственно в процессе обработки, отнесена к оперативному множеству. Одна из причин такого деления заключается в ограниченной возможности получения оперативной информации от средств контроля непосредственно в процессе обработки детали. Примерами наследуемых факторов являются отклонения от плоскостности столов, непараллельность перемещения суппорта относительно оси шпинделя, отклонения от взаимной перпендикулярности направлений перемещений рабочих органов и пр.

Работа выполнена в рамках инициативной НИР.

База данных наследуемых характеристик металлорежущего станка содержит информацию по точности в соответствии с ГОСТами 9726-89, 27843-2006, 30027-93, согласно [3]. Это позволяет обеспечивать систему данными, содержащими результаты испытаний на геометрическую точность станка и точность обработки образцов изделий, в корректной и удобной для работы струк- туре XML.

Для структуризации всех данных о точности технологического объекта язык разметки XML предусматривает определение тегов для выделения каждого из элементов и связей между ними, что образует структуру документа. На рис. 1 приведена структура XML-документа базы данных на примере станка — многофункционального обрабатывающего центра.

Рис. 1. Структура XML-документа базы данных

В XML-документе определены следующие узлы:

• •    gost9726 — включает элементы, относящиеся к нормам точности по ГОСТ 9726-89;

• •    gost30027 — включает элементы, относящиеся к нормам точности по ГОСТ 30027-93;

• •    feature — включает элементы, содержащие данные о норме точности (атрибут number содержит порядковый номер нормы);

• •    title — наименование нормы точности (по ГОСТ 9726-89 и ГОСТ 30027-93);

• •    tolerance — допустимое отклонение (по ГОСТ 9726-89 и ГОСТ 30027-93);

• •    deviation — фактическое отклонение (по ГОСТ 9726-89 и ГОСТ 30027-93);

• •    gost27843 — включает результаты испытаний на точность и повторяемость по ГОСТ 27843-2006;

• •    report — содержит элементы, составляющие отчёт о результатах испытаний (атрибут reportnumber содержит порядковый номер отчёта);

• •    protocol — содержит результаты измерений по одной оси (атрибут axis содержит название оси);

• •    position — содержит данные о заданной позиции, используемой в измерении (атрибут pos-number содержит порядковый номер позиции);

• •    target — целевая позиция;

• •    pos-deviations — содержит позиционные отклонения при подходе в положительном и отрицательном направлениях;

• •    positive-dir — содержит позиционные отклонения при подходе в положительном направлении;

• •    negative-dir — содержит позиционные отклонения при подходе в отрицательном направлении;

• •    pos-dev — значение позиционного отклонения (атрибут pass-number содержит номер прохода);

• •    one-way-pos-dev — среднее одностороннее позиционное отклонение (атрибут direction содержит информацию о направлении подходов при измерении);

• •    rms-uncertainty — среднеквадратичная неопределённость (атрибут direction содержит информацию о направлении подходов при измерении);

• •    one-way-rep — повторяемость в одном направлении (атрибут direction — направление);

• •    ins-zone-pos — зона нечувствительности позиционирования;

• •    two-way-rep — повторяемость в двух направлениях позиционирования;

• •    two-way-pos-dev — среднее двухстороннее позиционное отклонение;

• •    ins-zone-ax — зона нечувствительности позиционирования оси;

• •    avr-ins-zone-ax — средняя зона нечувствительности позиционирования оси;

• •    two-way-pos-dev-ax — среднее двухстороннее позиционное отклонение оси;

• •    sys-pos-dev — систематическое позиционное отклонение оси (атрибут direction — направление);

• •    pos-rep — повторяемость позиционирования оси (атрибут direction — направление);

• •    precision — точность позиционирования оси (атрибут direction — направление).

Ниже приведён фрагмент XML-документа базы данных, созданного в соответствии со структурой, описанной выше:

10

10

0.02

0.02

10

10

10

10

6.711

2.3

2.1

1.9

2.8

2.2

-1.2

-1.3

-1.9

-1.3

-1.9

2.3

-1.6

0.3

0.4

1.3

1.4

-3.9

5.2

0.3

0.0041

0.0037

0.0040

0.0040

0.0039

0.0077

0.0025

0.0029

0.0065

0.0057

0.0061

0.0096

Манипуляции данными в спроектированной системе управления базами данных осуществляются посредством запросов, соответствующих стандарту SQL и относящихся к так называемому языку манипулирования данными (Data Manipulation Language или DML). Система знаний запрашивает данные из баз данных наследуемых и оперативных характеристик станка при выполнении правил экспертной системы для оптимизации режимов обработки на станке. При извлечении знаний из данных система производит запросы к базе данных, получая необходимые факты, и, используя правила, обрабатывает их. В результате этих операций над данными система знаний получает информацию о закономерностях обработки, которая впоследствии используется системой прогнозирования и модулем взаимодействия с устройством числового программного управления (УЧПУ).

Потенциально, на основе сведений о точности позиционирования и повторяемости, содержащихся в созданной базе данных, можно прогнозировать фактическую траекторию инструмента во время обработки детали на металлорежущих станках. Система прогнозирования может существенно повысить точность обработки на мехатронном технологическом оборудовании.

В структуре системы интеллектуального электронного технического паспорта технологического мехатронного объекта предусматривается встройка модуля взаимодействия с УЧПУ, который позволяет изменять программу ЧПУ в реальном времени и вносить в неё корректирующее воздействие.

Заключение. Представленный методический подход позволяет создавать базы данных в системе интеллектуального электронного документирования технологических машиностроительных объектов и, в частности, электронной паспортизации станков. Эти системы обеспечивают возможность формирования корректирующих управляющих воздействий при обработке высокоточных деталей. Спроектирована база данных характеристик многофункционального обрабатывающего центра, позволяющая системе знаний формировать решения по управлению станочной системой. Библиографический список

• 1.    Интеллектуальное электронное документирование технологических объектов в системе PLM / А. К. Тугенгольд [и др.]. — Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 11, № 3. — С. 860–867.

• 2.    Тугенгольд, А. К. Интеллектуальная электронная паспортизация в системе управления технологическими объектами / А. К. Тугенгольд, А. Ф. Лысенко, А. С. Тишин // Микроэлектронные

  информационно-управляющие комплексы : сб. тез. и ст. Всерос. науч. шк., 5—7 сент. — Новочеркасск : Лик, 2011. — С. 182–184.

• 3.    Принципы построения интеллектуальной электронной документации станка / Г. В. Самодуров [и др.]. — СТИН. — 2012, № 7. — С. 15–20.

Материал поступил в редакцию 28.03.2013.