一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于零件加工過(guò)程誤差控制領(lǐng)域,涉及一種預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法。該方法的步驟為:1)進(jìn)行零件加工過(guò)程多工序多誤差源分析與表述;2)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)多工序多誤差源數(shù)據(jù)一體化實(shí)時(shí)采集方法和裝置;3)基于動(dòng)態(tài)誤差源耦合模型的綜合誤差預(yù)測(cè)仿真預(yù)測(cè);4)基于動(dòng)態(tài)誤差仿真預(yù)測(cè)的質(zhì)量預(yù)控制方法;5)依據(jù)質(zhì)量監(jiān)控情況對(duì)失控過(guò)程進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)質(zhì)量控制。本發(fā)明提出的方法在進(jìn)行零件多工序加工過(guò)程質(zhì)量控制時(shí),突破了已有方法的思路束縛,先進(jìn)行加工過(guò)程誤差的預(yù)測(cè),然后在誤差預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量預(yù)控制和過(guò)程調(diào)整。該方法能夠?qū)鹘y(tǒng)的事后質(zhì)量控制轉(zhuǎn)換為質(zhì)量的事前預(yù)控制,是一種理想的質(zhì)量控制方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及零件制造過(guò)程閉環(huán)質(zhì)量控制領(lǐng)域,特別涉及一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn) 相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高,企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中越來(lái)越意識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量 控制的重要性。零件加工過(guò)程受到多種誤差源影響,上下游工序之間存在傳遞累積效應(yīng)7每 道工序除了本工序結(jié)點(diǎn)的引入誤差以外,還要考慮關(guān)聯(lián)工序傳播的累積誤差,這些誤差源 都可能造成零件加工質(zhì)量的波動(dòng),必須要對(duì)這些誤差源進(jìn)行分析,從源頭上控制質(zhì)量波動(dòng) 的發(fā)生,同時(shí)這些誤差源在加工過(guò)程中是不斷變化的,它們對(duì)零件質(zhì)量的影響也是不斷變 化的,要對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)就需要考慮這些誤差源的實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)的變化情況。而 目前的質(zhì)量控制方法是通過(guò)加工后的檢測(cè)與分析進(jìn)行后面零件質(zhì)量事故的預(yù)防,對(duì)質(zhì)量控 制和監(jiān)控都是事后控制和監(jiān)控,只能起到后面質(zhì)量事故的預(yù)防,并且沒(méi)有和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài) 即時(shí)聯(lián)系起來(lái),使得質(zhì)量監(jiān)控和分析不準(zhǔn)確,并且難以實(shí)現(xiàn)過(guò)程的調(diào)整。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題是通過(guò)本閉環(huán)仿真質(zhì)量控制方法可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)字化仿真環(huán) 境中對(duì)制造過(guò)程的質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)、監(jiān)控和調(diào)整,避免實(shí)際加工中的質(zhì)量事故,提高 加工效率,實(shí)現(xiàn)事前質(zhì)量控制。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005] 一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法,包括以下步驟:1)將 零件加工過(guò)程產(chǎn)生的誤差源轉(zhuǎn)換到微元坐標(biāo)系下進(jìn)行耦合,然后根據(jù)耦合后的誤差,同時(shí) 考慮實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)對(duì)誤差源的影響,建立預(yù)測(cè)模型;2)采集誤差信息,將其作為預(yù)測(cè)模型 的輸入;3)將預(yù)測(cè)模型轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)S0V模型,建立與S0V模型對(duì)應(yīng)的0SFE方程,得到獨(dú)立 同分布的偏差;4)根據(jù)獨(dú)立同分布的偏差設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型的控制圖;5)建立線(xiàn)性調(diào)整模型和 MGWMA控制器;6)根據(jù)MGWMA控制器求解控制器的協(xié)方差陣;7)使MGWMA控制圖在初始誤差 源的基礎(chǔ)上引入一個(gè)偏差,使控制圖失控,然后調(diào)整誤差源,直至該統(tǒng)計(jì)量小于該控制限。
[0006] 所述步驟4)中,設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型的控制圖的方法為:4. 1)根據(jù)S0V模型計(jì)算獨(dú)立同 分布偏差的均值向量和協(xié)方差矩陣的估計(jì)值;4. 2)根據(jù)獨(dú)立同分布偏差的均值向量和協(xié) 方差矩陣的估計(jì)值計(jì)算統(tǒng)計(jì)量;4. 3)根據(jù)統(tǒng)計(jì)量服從的分布求解多元統(tǒng)計(jì)過(guò)程的控制限。
[0007] 所述步驟4. 1)根據(jù)以下公式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1. 一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真方法,其特征在于,包括以下 步驟: 1) 將零件加工過(guò)程產(chǎn)生的誤差源轉(zhuǎn)換到微元坐標(biāo)系下進(jìn)行耦合,然后根據(jù)耦合后的誤 差,同時(shí)考慮實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)對(duì)誤差源的影響,建立預(yù)測(cè)模型; 2) 采集誤差信息,將其作為預(yù)測(cè)模型的輸入; 3) 將預(yù)測(cè)模型轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)SOV模型,建立與SOV模型對(duì)應(yīng)的OSFE方程,得到獨(dú)立同分 布的偏差; 4) 根據(jù)獨(dú)立同分布的偏差設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型的控制圖; 5) 建立線(xiàn)性調(diào)整模型和MGWMA控制器; 6) 根據(jù)MGWM控制器求解控制器的協(xié)方差陣; 7) 使MGWM控制圖在初始誤差源的基礎(chǔ)上引入一個(gè)偏差,使控制圖失控,然后調(diào)整誤 差源,直至該統(tǒng)計(jì)量小于該控制限。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,所述步驟4)中,設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)模型的控制圖的方法為: 4. 1)根據(jù)SOV模型計(jì)算獨(dú)立同分布偏差的均值向量和協(xié)方差矩陣的估計(jì)值; 4. 2)根據(jù)獨(dú)立同分布偏差的均值向量和協(xié)方差矩陣的估計(jì)值計(jì)算統(tǒng)計(jì)量; 4. 3)根據(jù)統(tǒng)計(jì)量服從的分布求解多元統(tǒng)計(jì)過(guò)程的控制限。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,所述步驟4. 1)根據(jù)以下公式計(jì)算: 一 4 -4一山- Tdk €k = \&kl &kl...Sks]
其中:
表示的是誤差源產(chǎn)生的偏差在工序k的獨(dú)立同分布偏差 的均值向量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,所述步驟4. 2)的具體方法為: 假定^是一個(gè)新的獨(dú)立同分布偏差的向量,且:和Sk是獨(dú)立的向量; 則第k道工序的Tk2統(tǒng)計(jì)量的表達(dá)式為:
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,步驟4. 3)的具體方法為: 假定第一類(lèi)誤差的概率為a,則多元統(tǒng)計(jì)過(guò)程的控制限為:
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,所述步驟1)中的預(yù)測(cè)模型為: P- ^jfmUjfmJ FM+BwfmUwfmWfm, 其中,Aifm表示幾何偏差源隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的修正系數(shù),是靜態(tài)系數(shù)Uifm的雅克比矩陣,Bwfm表示物理誤差源隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的修正系數(shù),Uifm表示幾何誤差源的靜態(tài)雅克比矩陣系 數(shù),Uwfm表不物理誤差源的靜態(tài)雅克比矩陣系數(shù),Jfm表不幾何偏差,Wfm表不物理偏差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,步驟3)中的動(dòng)態(tài)SOV模型為:
盡4表示的是測(cè)量系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,CE表示測(cè)量系統(tǒng)隨實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)變化的修正系 數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,所述線(xiàn)性模型有m個(gè)輸入誤差源,p個(gè)輸出特性值,根據(jù)SOV模型,多輸 入多輸出加工過(guò)程的調(diào)整模型描述如下:
其中,#是一(pX1)的向量,代表輸出的質(zhì)量特性;a是一個(gè)(pX1)向 量,代表每個(gè)輸出特性的補(bǔ)償參數(shù);紀(jì)是一個(gè)(PXm)向量,代表系數(shù)矩陣; +CA是一個(gè)(m*l)向量,代表工藝系統(tǒng)的誤差源;Vk是 2=1 一(pXI)的向量,表不過(guò)程中的噪聲干擾。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種仿真預(yù)測(cè)和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)相集成的閉環(huán)質(zhì)量控制仿真 方法,其特征在于,假定SOV模型中的Vk是一個(gè)均值向量為0,協(xié)方差陣為E的白噪聲序列, 則所述步驟5)中的MGWM控制器描述如下:
上式中g(shù)i是一個(gè)(PXl)向量(gQ =0),設(shè)計(jì)參數(shù)q是一常數(shù)且(0<q〈l),調(diào)整參數(shù)b是人為給定值。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104268350SQ201410522205
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王佩, 李翌輝, 蘇曉毅, 張鎂 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司