发布时间：2020-02-24所属分类：农业论文浏览：1次
摘 要： 摘要:随着现代加工技术的不断发展，数控加工技术被应用到了农机零部件自动加工过程中，有效地提高了农机部件加工的自动化程度，为了进一步提高车床的智能化程度，本研究引入了人工智能技术。人工智能研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展
摘要:随着现代加工技术的不断发展，数控加工技术被应用到了农机零部件自动加工过程中，有效地提高了农机部件加工的自动化程度，为了进一步提高车床的智能化程度，本研究引入了人工智能技术。人工智能研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智能，基于实例推理是目前研究较多的智能问题解决方法之一，如果将其使用在农机加工数控车床智能模块优化过程中，可以有效地提高数控车床的加工效率和精度，从而提高智能化加工水平。为了验证方案的可行性，以农机轴承的加工为例，对比了智能优化前后的车床加工效率和精度。由对比数据可以看出:采用实例推理和人工智能对农机数控车床进行智能优化后，加工效率。
关键词:实例推理;人工智能;数控车床;智能优化;加工精度;农机
0引言
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，是类人机器人所需要的算法和技术，研究的主题是高级智能的本质，而不是其外在表现和辅助部件。人工智能是从思维、感知、行为三层次和机器智能、智能机器两方面研究模拟、延伸与扩展人的智能的理论、方法、技术及其应用的技术学科。随着农机功率和作业效率的不断提升，其零部件的加工精度也越来越高，加工工序也越来越复杂，降低了加工效率，如果将人工智能技术引入到数控车床的优化过程中，将有效提高农机零部件的加工效率和质量。和精度都有了明显的提升。
1人工智能在农机数控车床机械系统中的应用
随着人工智能技术的发展，在数控加工系统中逐渐开始使用人工智能技术，传统的人工智能在机械系统中大致可以分为4大类，包括专家系统、人工神经网络、模糊控制和启发式搜索，本次研究将实例推理应用到了农机数控车床系统的智能模块优化技术上，以提高数控车床的智能化水平。
1)专家系统。专家系统是人工智能在机械系统中使用的主要分支之一，专家系统由4部分组成，包括知识经验数据库、推理机制、知识获取和人机界面。专家系统可以基于框架知识理论和规则理论进行人工智能操作，而基于知识框架理论使专家系统具有逻辑推理能力，如模糊控制推理，其在机械故障诊断过程中发挥着重要作用。
2)人工神经网络。人工神经网络是一种重要的人工智能技术，利用神经网络技术可以将输入数据进行智能化处理，输出目标期望值。智能化处理过程也是不断学习和训练的过程，通过训练可以使神经网络获取大量的知识，并具有推理、联想、推测、记忆和自适应能力，对于复杂的机械系统，可以提高系统的学习能力和诊断能力，提高系统的智能化程度。
3)模糊集理论。人的认知世界包含大量的不确定知识，需要对所获信息进行一定的模糊化处理，以减少问题的复杂度。模糊控制理论利用模糊推理能力，可以完成利用传统的数学算法做不到的推理问题，可以有效提高机械系统控制的精确性。
4)启发式搜索。启发式搜索智能算法主要是利用遗传算法，通过选择、杂交和变异的操作对数字串寻优。利用遗传算法可以在临近区域产生新解，从而缩小搜索区域，使局部逼近全优解，这种方法提高了系统的搜索速度和智能化程度。
5)实例推理。基于实例推理的人工智能技术主·402·2020年1月农机化研究第1期DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2020.01.037要是利用实例库数据，可以实现新问题的求解，数据库主要来源于输入机制和系统之前对问题的解决，其基本框架如图1所示。
根据农机零部件车削加工过程中的问题描述，数控车床的计算机控制中心从实例库中查找到一个与问题相匹配的实例，如果该实例和描述的问题相符合，则输出相应的结果;否则需要对实例进行修改，将结果修改成满足数控加工条件的问题答案，该答案也将作为经验数据进行存储，以备下一个问题的使用。
相关期刊推荐：《模式识别与人工智能》(双月刊)创刊于1989年，是由中国自动化学会、国家智能计算机研究开发中心和中国科学院合肥智能机械研究所共同主办、科学出版社出版的学术性期刊。本刊主要发表和报道模式识别、人工智能、智能系统等方面的研究成果与进展，旨在推动信息科学技术发展。人工智能是我国优先发展的学科之一，模式识别与智能系统是我国鼓励发展的专业。
2基于人工智能的农机零部件加工数控车床模块化设计
农机零部件加工的数控车床主要分为两种，一种是立式数控车床，一种是卧式数控车床。其中，立式车床主轴和水平面垂直，工作台为圆盘形，可以加工径向或者轴向比较大的零件;卧式车床也可以分为两种:一种为水平导轨式，一种为倾斜导轨式。其中，刚性较大的是倾斜导轨，这种车床结构更加利于切削废屑的排除，与其他机械产品零部件加工机床类似。农机零部件加工车床的基本组成如图2所示。
农机零部件数控车床的基本组成主要分为输入输出模块、计算机数控模块、单片机CPU和控制器模块、反馈模块、运动控制模块和工作台模块，工作流程如图3所示。
农机零部件车床工作过程中，主要采用数控技术利用编码程序进行自动化加工，当加工程序输入到车床计算机中心后对程序进行译码处理后，利用刀具的插补对零部件进行加工。其中，位置控制还可以利用反馈调节的方式，以提高加工精度。为了进一步提高加工效率和加工精度，可以采用人工智能技术，目前实例图例是一种常用的人工智能技术，其基本框架如图4所示。
在数控车床上采用人工智能技术，主要可以利用实例库对机床的各模块进行优化，优化方法采用实例推理的方法。实例推理来源于实例库，实例可以直接输入优化后的实例，也可以通过加工过程的匹配和修正，输出满意结果后，对实例进行存储，以备下次加工时，循环利用;结果不满足加工需求时，可以采用反馈调节的方式，对实例进行重新匹配。采用基于实例推理的人工智能技术的车床和之前相比，增加了功能，提高了效率，简化了机械结构。因此，可以采用该技术对车床的每个模块进行优化，最后通过拼接，实现机床各模块的智能优化。
为了实现农机数控加工车床各部分模块的优化，采用基于实例推理的人工智能技术选择优化模块，其优化流程如图5所示。当设计模块符合加工需求时，选择该模块;当不符合加工需求时，可以自行创建模块，然后再智能选择，如此反复可以实现整个数控车床的各模块的智能优化。
3基于实例推理和人工智能的农机零部件数控加工测试
为了验证基于实例推理和人工智能的农机零部件数控加工车床模块化优化的可行性，采用模块化拼装的形式，对机床的性能进行验证，拼装特征分析如图6所示
根据农机零部件数控车床智能化拼装特征，对车床数控加工系统采用实例推理和人工智能技术拼装后，以农机轴承零部件的加工为例，对其加工精度进行了验证。加工零部件如图7所示。
轴承零部件是各种农机非常重要的零部件，其加工精度直接影响轴承的使用寿命，本次采用优化前后的车床分别对轴承进行了车削加工，以对比车床的性能。
将优化前后车床对农机加工轴承的效率进行了对比，如表1所示。从表1中可以看出:采用优化后的机床加工效率要明显高于优化之前的，说明采用实例推理和人工智能技术对车床进行优化对于提高车床效率的效果明显。
将优化前后车床对农机加工轴承的精度进行了对比，如表2所示。由表2可以看出:采用优化后的机床加工精度要明显高于优化之前的，说明采用实例推理和人工智能技术对车床进行优化对于提高车床加工精度的效果明显。
4结论
为了进一步提高现代化农机零部件加工的质量和自动化水平，将人工智能技术引入到了数控车床的模块优化过程中，并采用实例推理对车床的模块进行拼接，以提高数控车床的加工效率和质量。为了验证方案的可行性，以农机轴承的加工为例，对车床的加工效率和加工质量进行了验证，验证结果表明:采用人工智能技术对车床模块进行优化之后，其加工质量和加工效率都有了明显的提高，从而验证了该方法的可靠性。
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