神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在金屬切削刀具中的應(yīng)用探析

楊德維

摘要：隨著科技的進(jìn)步，金屬切削機(jī)的刀具磨損逐漸成為了工件加工中的一大問(wèn)題。由于機(jī)器的機(jī)械性、自動(dòng)化與柔性化都大有提高，對(duì)于人工檢查刀具磨損的問(wèn)題也愈發(fā)捉襟見肘。傳感器或識(shí)別決策系統(tǒng)也將代替人工，走入大眾的視野里。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將代替人工，而且隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)家對(duì)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也愈發(fā)完善，不只是最開始的對(duì)于刀具磨損的檢測(cè)與更換。歸功于其學(xué)習(xí)、記憶與歸納的能力，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化，并且有效地預(yù)防刀具事故。

關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；金屬切削刀具；磨損檢測(cè)

1.前言：

隨著我國(guó)的工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)于工件的要求也愈發(fā)嚴(yán)格，但是從工廠中制造出的工件或多或少都有些不盡人意，所以必須依靠金屬切削技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行二次加工。但隨著時(shí)間流逝，金屬刀具的磨損逐漸成為了一個(gè)問(wèn)題。而且隨著機(jī)器的柔性化與機(jī)械化愈發(fā)提高，人工觀測(cè)刀具磨損狀況的方法也愈發(fā)得不可取。無(wú)數(shù)科學(xué)家為此進(jìn)行了大量研究，討論出了是數(shù)種方法，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于金屬切削機(jī)的技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種以模擬動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而創(chuàng)造的數(shù)學(xué)模型，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有大量簡(jiǎn)單的處理單元組成，它最大的作用處理信息，并且擁有學(xué)習(xí)和記憶、歸納的能力。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能控制、優(yōu)化計(jì)算與信息處理中都有很大的進(jìn)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前景不可估量。

2.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在金屬切削刀具中的應(yīng)用

2.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種建立在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于人腦的研究上的一種模擬人腦的數(shù)學(xué)模型。它是由大量簡(jiǎn)單的處理單元組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，用以模仿人類大腦的神經(jīng)活動(dòng)與規(guī)律。所以，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有人類大腦的基本特征，即：學(xué)習(xí)、記憶與歸納功能。雖然人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人類大腦相比略有不足，但是由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)己輸入信息進(jìn)行分析與歸納，并且擁有簡(jiǎn)單的決斷能力與簡(jiǎn)單的判斷能力，所以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在邏輯學(xué)推理演算中，比起人類大腦更加有優(yōu)勢(shì)。故，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在一些比較簡(jiǎn)單同時(shí)需要大量計(jì)算的工作上比起人腦更有優(yōu)勢(shì)。于是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被廣泛用于金屬切削技術(shù)，并獲得了大量的好評(píng)。

2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使金屬切削的過(guò)程更加智能化

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)、聯(lián)想存儲(chǔ)與優(yōu)化計(jì)算的能力，在金屬切削中被大量運(yùn)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在金屬切削中起著多傳感器多信息融合與模式聯(lián)想器的作用。在對(duì)選定的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)與記錄作用，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練為模型，并將這個(gè)模型運(yùn)用于金屬切削中，使金屬切削過(guò)程智能化。1992年王衛(wèi)平博士使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)令金屬切削機(jī)在金屬切削的過(guò)程中智能化。李旭東利用BP網(wǎng)絡(luò)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)性，實(shí)現(xiàn)了金屬切削加工的智能化選擇。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)有許許多多的人用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了金屬切削過(guò)程的智能化，而隨著他們的成功，越來(lái)越多的人也將加入金屬切削智能化的隊(duì)伍中來(lái)。

并且隨著我國(guó)技術(shù)的逐漸加強(qiáng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸完善，金屬切削智能化的程度只會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。

2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于刀具磨損的檢測(cè)

人工神經(jīng)系統(tǒng)被運(yùn)用于金屬切削領(lǐng)域的初衷，就是希望借助它的智能化與信息處理的優(yōu)越性，代替人工來(lái)檢驗(yàn)刀具的磨損程度。

通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)性，可以輕易在網(wǎng)絡(luò)中建模，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以輕易地檢測(cè)出刀具的正常狀態(tài)與非正常狀態(tài)——即刀具是否磨損。當(dāng)?shù)毒咛幱谀p狀態(tài)時(shí)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)出警告。實(shí)際上，在刀具磨損狀態(tài)下發(fā)出警報(bào)已經(jīng)不再是現(xiàn)在的研究重點(diǎn)了，在無(wú)人參與定情況下，對(duì)整個(gè)金屬切削過(guò)程進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)?shù)毒甙l(fā)生磨損，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行自主替換，這，才是理想中的智能刀具檢驗(yàn)系統(tǒng)，同時(shí)也是研究熱點(diǎn)。如果要實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，應(yīng)該具備這些特點(diǎn)：對(duì)于來(lái)自多個(gè)傳感器的信息可以快速處理；在擁有樣本數(shù)據(jù)的情況下可以快速學(xué)習(xí)；可以根據(jù)外界數(shù)據(jù)的變化，快速調(diào)整自身，以適應(yīng)周遭環(huán)境。

2.4通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算，預(yù)測(cè)金屬切削加工中的狀態(tài).

在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于金屬切削中的一個(gè)重要研究，便是通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)金屬切削加工中的狀態(tài)。可惜這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在還只是處于理論研究與建模模擬的狀態(tài)下，跟可以正式使用還有一定的距離。如果這項(xiàng)技術(shù)可以得到突破，那么，毋庸置疑得，不止在金屬切削領(lǐng)域是一大進(jìn)步，更加可以推動(dòng)工廠全智能化、機(jī)械化，這無(wú)疑是一場(chǎng)重工業(yè)的一場(chǎng)大地震與大革命。

3.總結(jié)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于金屬切削領(lǐng)域的作用是無(wú)可取代的，它代替了傳統(tǒng)的人工形式，采用了機(jī)械化、智能化的方式，大大的提高了金屬切削的速度和安全性，并且還大幅度的優(yōu)化了加工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。雖然這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有完全成熟，但是已經(jīng)引起了廣泛的重視和應(yīng)用，隨著越來(lái)越多的人加入研究，這項(xiàng)技術(shù)也將快速完善，并且運(yùn)用到更多的領(lǐng)域中。毫無(wú)疑問(wèn)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有著極為廣闊的應(yīng)用前景。