數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用  　 

　　目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，如自動裝配線中用于檢測零件的質(zhì)量、并對零件進(jìn)行分類蚪燕，檢查印刷電路板疵病，對彈性力學(xué)照片奔浅、流體力學(xué)圖片的阻力和升力進(jìn)行分析馆纳，采用機(jī)器視覺跟蹤先進(jìn)的設(shè)計和制造技術(shù)等。數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅猛，無論在理論上還是在實踐上都有著巨大的潛力鲁驶，對我國的現(xiàn)代化建設(shè)有著深遠(yuǎn)的影響鉴裹。其發(fā)展方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面:在高分辨率、高速度方面憾顿，其目標(biāo)是實現(xiàn)實時處理;立體化使圖像包含的信息更為豐富和完整窜抽，將圖像和圖形結(jié)合實現(xiàn)三維成像或多維成像;智能化可實現(xiàn)圖像的自動生成、自動識別和處理;在新理論新算法研究方面豺研，近年來髓无，在圖像處理領(lǐng)域引入了一些新的理論及算法，如Wavelet允逝、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沫十、遺傳算法等，促進(jìn)了圖像處理技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展宵绒。     

　　自動編程技術(shù)的應(yīng)用  　 

　　數(shù)控自動編程技術(shù)受到廣泛關(guān)注建淘，各國的專家學(xué)者都在潛心研究自動編程系統(tǒng)。數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上按事先編制好的程序颖脸，對零件進(jìn)行自動加工的一種加工工藝方法化团，零件加工的最終效果直接取決于數(shù)控程序編制的效率和準(zhǔn)確率佛岛。數(shù)控編程是目前提高加工精度翩赐、表面加工質(zhì)量、加工效率以及實現(xiàn)生產(chǎn)自動化最重要的一環(huán)键袱，在制造業(yè)中有應(yīng)用廣泛燎窘。數(shù)控編程分為手工編程和自動編程，對于那些程序量大蹄咖、軌跡計算復(fù)雜的零件褐健，根本不可能采用手工編程，即使能編制出加工程序澜汤，其低下的效率亦根本不能滿足市場的需求蚜迅。受飛速發(fā)展的技術(shù)革命的巨大沖擊，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計和制造方式發(fā)生了根本性的變化俊抵，產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)周期越來越短谁不，逐漸向小批量、多品種徽诲、高精高效加工的方向發(fā)展刹帕。特別是隨著計算機(jī)輔助設(shè)計和制造(CAD/CAM)技術(shù)的推廣和計算機(jī)數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，計算機(jī)輔助自動編程勢在必行谎替。自動編程是用計算機(jī)代替編程人員完成編程工作偷溺，自動生成加工指令，解決一些人工編程難以解決的難題，充分利用計算機(jī)計算速度快而準(zhǔn)的特點娱陈，可極大地提高編程的效率和準(zhǔn)確率挥疲。    　

　　自數(shù)控機(jī)床問世以來，數(shù)控編程經(jīng)歷了兩個階段:數(shù)控語言編程和CAD/CAM集成編程藏苫。在數(shù)控語言編程階段搓捅，為解決數(shù)控加工的編程問題，世界各國研究了上百種語言信炬，其中以50年代美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種專門用于機(jī)械零件的數(shù)控編程語言APT(AutomaticallyProgrammedTool)最具有代表性铆性。APT編程是把用APT語言編寫的程序輸入計算機(jī)，由內(nèi)部的編譯系統(tǒng)自動生成數(shù)控加工指令移蔼。APT語言先后經(jīng)歷了APTII,APTIII,APTIN,APT-AC跨溺，APTIV/SS等幾個發(fā)展階段，能處理二維备饭、三維及多坐標(biāo)零件的加工惩投。APT語言的出現(xiàn)使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級上升到面向幾何元素和加工方式的高級語言，具有程序編制簡單幼健、走刀路徑靈活的特點兄存。但隨著計算機(jī)技術(shù)及CAD技術(shù)的快速發(fā)展，其不足之處日益表現(xiàn)出來卑雁，它受語言描述能力的限制募书，對用戶的要求較高，難以滿足設(shè)計與制造一體化的要求测蹲。在CAD/CAM集成編程階段莹捡，借助良好的軟件開發(fā)平臺，可充分利用CAD軟件的圖形編輯功能扣甲，將零件圖直接繪制在計算機(jī)上篮赢，并形成圖形文件。然后輸入工藝參數(shù)并調(diào)用數(shù)控編程模塊琉挖，計算機(jī)可以自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理启泣、生成數(shù)控加工程序。同時可在屏幕上動態(tài)顯示刀具的走刀軌跡示辈。這種方法無須操作者輸入數(shù)據(jù)寥茫，因此大大減小了人為誤差，最大限度地提高了編程的效率和加工的質(zhì)量顽耳。由于圖形編程系統(tǒng)由零件圖直接生成數(shù)控加工指令坠敷，故可直接利用CAD進(jìn)行零件圖的設(shè)計。20世紀(jì)80年代在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上今捕，逐漸形成了計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)数屁。

　　與APT語言相比片侧，它有以下幾個特點:     

　　其一，這種編程方法是直接面向零件的幾何圖形透格，不需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算微悬，不需要用具體的語言描述零件的幾何形狀，具有直觀韭拙、簡便沙诅、準(zhǔn)確和便于檢查的優(yōu)點;   　

　　其二，有利于實現(xiàn)CAD/CAM的一體化祥扒。通常的數(shù)控自動編程系統(tǒng)是和相應(yīng)的CAD軟件連在一起的一體化軟件系統(tǒng)草仪，既可進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計，又可以直接調(diào)用己設(shè)計好的圖形;  　 

　　其三鼻蟆，這類軟件都可在通用計算機(jī)上進(jìn)行振害，無需專用的編程機(jī)，便于推廣匀油，是自動編程系統(tǒng)的發(fā)展方向缘缚。 　  

　　由于我國在數(shù)控編程系統(tǒng)方面起步較晚，雖然作了大量的工作敌蚜，但相對于發(fā)達(dá)國家還有很大差距桥滨。在APT語言的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一些同類的語言弛车，但從總體上看齐媒，由于資金技術(shù)等主客觀因素的限制，研制的許多軟件缺乏系統(tǒng)性帅韧，還有待于進(jìn)一步完善里初，才能更好地服務(wù)于機(jī)械制造加工等行業(yè)啃勉。日益增多的復(fù)雜零件的出現(xiàn)和高精高效的加工忽舟，對數(shù)控自動編程系統(tǒng)提出了越來越高的要求，同時為適應(yīng)高速加工淮阐、并行工程叮阅、敏捷制造和CIMS等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后泣特，隨著微電子浩姥、自動控制和數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展日益迅速，數(shù)控自動編程和加工技術(shù)呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢谆威，主要表現(xiàn)在以下幾個方面簸眼。   

　　(1)集成化程度進(jìn)一步提高    　

　　集成化是指將數(shù)控編程系統(tǒng)和其他計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)、加工過程控制系統(tǒng)婉饼、質(zhì)量控制系統(tǒng)疤削，如:CAD,CAE,CAPP,CAM等系統(tǒng)集成到一起拉盘，形成一個自動化的CIMS系統(tǒng)，以便實現(xiàn)集成系統(tǒng)內(nèi)部信息的充分利用撬彭，提高產(chǎn)品設(shè)計制造過程的效率與質(zhì)量当糯。   

　　(2)智能化程度進(jìn)一步增強(qiáng)   　

　　智能化方面的工作剛剛開始，是指把人類的專業(yè)知識融入到集成化的系統(tǒng)中据钱，采用人工智能的方法建立各類知識庫捧练，包括專家系統(tǒng)、智能庫箭谴、自學(xué)習(xí)功能等风居。   

　　(3)并行化  　 

　　隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是Internet技術(shù)的普及應(yīng)用溉潭，計算機(jī)協(xié)同工作得到高度重視比驻，新產(chǎn)品的開發(fā)要求相關(guān)學(xué)科的專家協(xié)同工作，形成一種新的工作模式一一群組工作岛抄，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期别惦，降低制造成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量夫椭。     

　　人工智能控制技術(shù)的應(yīng)用   　

　　智能控制的產(chǎn)生來源于被控系統(tǒng)的高度復(fù)雜性掸掸、高度不確定性及人們要求越來越高的控制性能。智能控制是傳統(tǒng)控制發(fā)展的高級階段蹭秋，它是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)高度分化而又走向高度綜合的重要產(chǎn)物扰付。智能控制系統(tǒng)的核心集中在“智能上”，而智能只能靠模擬人類的智能仁讨。因此羽莺，模擬人類模糊邏輯思維的模糊集合論、模擬人的大腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論洞豁，以及模擬人的感知－行動的進(jìn)化論等盐固，都已成為研究智能控制理論的新學(xué)科基礎(chǔ)的組成部分。20世紀(jì)70年代開始掐抢，人們從控制論角度總結(jié)了人工智能技術(shù)與自適應(yīng)候榨、自組織、自學(xué)習(xí)控制的關(guān)系统扔，提出了智能控制就是人工智能技術(shù)與控制理論的交叉琅芍，創(chuàng)立了人－機(jī)交互式分級遞階智能控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)∧倏辏基于模糊語言描述控制規(guī)則的模糊控制器已廣泛成功用于工業(yè)過程控制甸垄，模糊控制與人工智能中的產(chǎn)生式系統(tǒng)、專家系統(tǒng)思想的相互滲透芥吧，推動了智能控制的發(fā)展疤嘴。進(jìn)入80年代后矛塑，專家系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究獲得重要進(jìn)展妥触，90年代以來媳厕，智能控制的應(yīng)用研究勢頭異常迅猛，將模糊系統(tǒng)群镰、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)睬魂、進(jìn)化計算等進(jìn)行綜合應(yīng)用，這三個新學(xué)科已成為智能控制的重要基礎(chǔ)镀赌÷认　　

　　古典控制和現(xiàn)代控制理論的主要特征是基于模型的控制。由于被控對象越來越復(fù)雜商佛，其復(fù)雜性表現(xiàn)為高度的非線性喉钢、高噪聲干擾、動態(tài)突變性以及分散的傳感元件與執(zhí)行元件良姆，分層和分散的決策機(jī)構(gòu)肠虽，多時間尺度，復(fù)雜的信息結(jié)構(gòu)等玛追，這些復(fù)雜性都難以用精確的數(shù)學(xué)模型來描述税课。除了上述復(fù)雜性外，往往還存在著某些不確定性痊剖，不確定性更難以用精確的數(shù)學(xué)模型來描述韩玩。因此，基于精確模型的傳統(tǒng)控制就難以解決上述復(fù)雜對象的控制問題陆馁。但是找颓，如果把人工智能的方法引入控制系統(tǒng)將控制理論的分析和理論的洞察力與人工智能的靈活的框架結(jié)合起來，就有可能得到新的認(rèn)識和控制上的新突破励砸。近20年來的研究成果表明狱诊，把人工智能的方法和反饋控制理論相結(jié)合，解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制難題是十分有效的疚逝。智能控制對當(dāng)代多種前沿學(xué)科猜摹、多種先進(jìn)技術(shù)和多種科學(xué)方法加以高度綜合和集成崇夫，例如生命科學(xué)誊爵、腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)缭涣、思維科學(xué)匆救、認(rèn)知科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)热阁、人工智能扭妖、知識工程环起、模式識別、系統(tǒng)論捆革、信息論娘扩、控制論、模糊集合論壮锻、粗糙集合論琐旁、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化論以及耗散結(jié)構(gòu)論猜绣、協(xié)同論灰殴、突變論、混沌學(xué)掰邢、人工生命等理論牺陶、技術(shù)和方法，都對智能控制理論的形成和發(fā)展起著重要作用辣之。智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛掰伸，一個智能系統(tǒng)一般都離不開控制，因此怀估，從這個意義上說碱工，智能系統(tǒng)都是智能控制系統(tǒng)。從廣義上講奏夫，智能控制是研究對復(fù)雜的不確定性被控對象(過程)采用人工智能的方法有效的克服系統(tǒng)的不確定性怕篷，使系統(tǒng)從無序到期望的有序狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方法及規(guī)律。這里的被控對象是廣義的艳杯，也包括數(shù)控系統(tǒng)憎唯。例如可用遺傳進(jìn)化算法尋找最優(yōu)化的加工路徑，用各種智能控制算法實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中高精度的閉環(huán)控制等等统褂，多學(xué)科技術(shù)的密切合作,可以更有效的模擬和綜合人類的智能筛粘，開創(chuàng)智能控制論在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用的新篇章。

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