[논문 리뷰] Intelligent Computer Numerical Control unit for machine tools

J. Balič|ArXiv.org|2004. 10. 25.

Engineering Technology and Methodologies참고 문헌 5인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 2차원, 2.5차원 또는 3차원 도면 모델을 기반으로 밀링, 드릴링, 리밍 및 tapping 공정을 자동으로 생성하는 내장된 신경망을 사용하는 지능형 CNC 유닛을 제시한다. 시스템은 기하학적 형상에서 학습하여 운영자 간섭 없이 CAD/CAM 프레임워크 내에서 완전 자동으로 지능형 부품 프로그램 생성을 실현한다.

ABSTRACT

The paper describes a new CNC control unit for machining centres with learning ability and automatic intelligent generating of NC programs on the bases of a neural network, which is built-in into a CNC unit as special device. The device performs intelligent and completely automatically the NC part programs only on the bases of 2D, 2,5D or 3D computer model of prismatic part. Intervention of the operator is not needed. The neural network for milling, drilling, reaming, threading and operations alike has learned to generate NC programs in the learning module, which is a part of intelligent CAD/CAM system.

연구 동기 및 목표

• 운영자 간섭 없이 NC 프로그램을 자동 생성할 수 있는 자기학습형 CNC 제어 장치 개발
• 밀링, 드릴링, 리밍 및 탭핑을 위한 도구 경로를 자동 생성하기 위해 CNC 시스템에 신경망 통합
• 2차원, 2.5차원 또는 3차원 CAD 모델을 직접 해석할 수 있도록 시스템이 운영자 입력 없이 작동하도록 설계
• 기존 제조 워크플로우에 원활하게 통합될 수 있도록 CAD/CAM 시스템 내에 학습 및 생성 모듈 통합

제안 방법

• 학습 모듈에서 2차원, 2.5차원 또는 3차원 CAD 모델의 부품 기하학적 형상을 기반으로 가공 공정을 인식할 수 있도록 신경망을 훈련
• 기하학적 모델을 처리하고 훈련된 신경망을 사용하여 적절한 도구 경로로 매핑
• 밀링, 드릴링, 리밍 및 탭핑을 포함한 공정에 특별히 훈련된 신경망
• 외부 CAM 소프트웨어 없이도 CNC 유닛에서 직접 NC 프로그램을 출력
• 기계 공구 제어 시스템에 통합된 독립형 장치로 작동하는 지능형 CNC 유닛
• 실시간 적용 가능성을 입증하기 위해 '지능형 및 로봇 시스템 저널'에 발표된 확장된 버전을 통해 시스템 검증

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CNC 유닛 내장된 신경망이 운영자 입력 없이 3차원 부품 모델에서 자동으로 NC 프로그램을 생성할 수 있는가?
• RQ2 기반 학습 시스템이 기하 데이터에서 밀링, 드릴링 및 탭핑과 같은 가공 공정을 얼마나 정확하게 식별하고 순서를 정할 수 있는가?
• RQ3 실시간에서 신뢰성 있고 효율적인 NC 코드를 생성하는 데에 통합된 신경망의 성능은 어떠한가?
• RQ4 2차원, 2.5차원 및 3차원 모델 간의 부품 기하학적 형상 변화에 시스템은 어떻게 대응하는가?
• RQ5 자기학습형 NC 생성 모듈을 직접 CNC 제어 장치에 통합하는 것이 가능한가?

주요 결과

• 지능형 CNC 유닛은 운영자 간섭 없이 2차원, 2.5차원 또는 3차원 기하학적 형상을 가진 정면 부품의 CAD 모델에서 NC 프로그램을 자동 생성함을 입증함
• 신경망은 밀링, 드릴링, 리밍 및 탭핑과 같은 일반적인 가공 공정을 인식하고 도구 경로를 생성하도록 훈련됨
• 실시간 NC 프로그램 생성을 가능하게 하기 위해 CNC 유닛 내부에 통합된 특수 임베디드 장치로 운영됨
• 확장된 버전은 '지능형 및 로봇 시스템 저널'에 게재되어 시스템의 기술적 타당성과 성능을 확인함
• 수동 CAM 프로그래밍이 필요 없어지므로 자율 제조로의 중대한 도약을 보여줌
• 디자인 데이터가 직접 기계 공구 제어를 이끄는 폐쇄형 지능형 제조 프로세스를 가능하게 함