Development of a process planning system for prismatic parts

Abstract

ÖZET PRİZMATİK İŞ PARÇALARI İÇİN BİR İŞLEM PLANLAMA SİSTEMİ GELİŞTİRİLMESİ DERELÎ, Türkay Doktora Tezi, Makina Mühendisliği Bölümü Tez yöneticisi: Prof. Dr. î. Hüseyin FİLİZ Haziran 1998, 278 sayfa Bu tezde, BDT/BDÜ (Bilgisayar Destekli Tasarım/Bilgisayar Destekli Üretim) entegrasyonunu sağlamak amacıyla, prizmatik iş parçalan için arayüzleri ile birlikte bir BDİP (Bilgisayar Destekli işlem Planlama) yazılım paketi geliştirilmiştir. Geliştirilen paket beş ana bölümden oluşmaktadır. En üstte ve başlangıçta kullanılan bölüm bir modelleme (BDT platformu) ve STEP (STandart for the Exchange of Product model data) standardına dayalı bir Unsur Algılama (BDT/BDİP arayüzü) sistemini içermektedir. İkinci bölüm birinci bölümün allında çalışır ve, `iş parçası boyut seçimi`, `takım seçimi` ve `operasyon düzeneği` planlama gibi genel işlem planlama uygulamalarını içerir. Üçüncü bölümdeki modüller ikinci ünite modüllerince bulunan plan ve parametrelerin eniyilenmesi için hazırlanmış olup, yapay zeka tekniklerinden biri olan genetik algoritmaları kullanmaktadır. Fonksiyonu parça üzerindeki kritik bölgelerin ortadan kaldırılması olan bir `Üretime Yönelik Tasarım` modülü dördüncü bölümde yeralmaktadır. Bu modül yüzen bir yapıya sahiptir. Bu yüzden işlem planlama çevriminde kullanılmayabilir ya da farklı amaçlar için sistemin herhangi bir basamağında kullanılabilir. En altta çalışan beşinci ve son bölüm BDİP/BDÜ arayüzüdür ve CNC kodlarının türetimi, kontrol edilmesi ve tezgaha yüklenmesi için kullanılır. İlk dört bölüm tarafindan hazırlanan genelleştirilmiş BDT/BDÜ veri tabanı beşinci bölümün girdisidir. Bu çalışmanın temel amacı, tümüyle eniyilenmiş sonuçlar (işlem planlan ve parça programlan) üretebilen, atelyede tezgah başında ortalama bir operatör tarafından kullanılabilecek, akıllı ve entegre bir BDT/BDÜ ortamının geliştirilmesidir. vıBu amaçla, bu çalışmada, yapay zeka tekniklerinin potansiyel gücünün işlem planlama uygulamalarında kullanılmasına ve entegre bir BDT/BDÜ sistemindeki tüm uygulama ya da parametrelerin eniyilenmesine çalışılmıştır. Konvansiyonel programlama teknikleri ile birlikte genetik algoritmalar kullanılarak yapay zeka tekniklerinin potansiyel faydalarının işlem planlama ve eniyileme uygulamalarına yansıtılmasına çalışılmıştır. Geliştirilen paket modüler bir yapıya sahiptir. Yukarıda bahsedilen, sistemi meydana getiren bölümleri oluşturan her bir modül için bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Programlar C programlama dili ile yazılmıştır. Bütün modüller bir ana program altında birleştirilmiştir. Sistem kişisel bilgisayar üzerinde ve bir Dik İşleme Merkezi için geliştirilmiştir. Geliştirilen sistemin kullanımı örneklerle gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT), Unsur Algılama, Bilgisayar Destekli İşlem Planlama (BDİP), Bilgisayar Destekli Üretim (BDÜ), Genetik Algoritmalar.

ABSTRACT DEVELOPMENT OF A PROCESS PLANNING SYSTEM FOR PRISMATIC PARTS DERELİ, Türkay Ph.D. in Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. İ. Hüseyin FİLİZ June 1998, 278 pages In this thesis, a Computer Aided Process Planning (CAPP) package for prismatic parts is developed together with its interfaces to provide a CAD/CAM integration. The developed package is composed of five main sections. The upmost and starting unit includes a modelling (CAD platform) and a feature recognition (CAD/CAPP interface) based on STEP (Standart for the Exchange of Product model data) data. The second-section modules work under the first-unit modules and involve usual process planning facilities such as `workpiece size selection`, `tool selection` and `set-up planning`. The third section is responsible for optimisation of process planning events performed in the second section. It makes use of an Artificial Intelligence (AI) tool called Genetic Algorithms (GAs). A Design for manufacturing (DFM) utility including elimination of critical regions on the component is presented in the fourth section which has a floating nature. It may not be used in working cycle of the process planning or can be used at any stage of CAD/CAM integration for different purposes. The last and down-most section in the CAD/CAM integration is CAPP/CAM interface that consists of the generation, verification and down-loading of CNC codes. Input to this section is a generalised CAD/CAM data base which is prepared at the end of the process planning and optimisation sessions performed in the upstream units. Primary objective of this research is to develop an intelligent and integrated CAD/CAM system for shop-floor use that can be used by an average operator and produce fully (globally) optimised results (process plans and part programs). For thispurpose, an attempt has been made to include the impact and potential of AI in process planning applications and to optimise all events (parameters) in an integrated CAD/CAM environment. GAs are extensively used together with conventional programming techniques in the development of process planning and optimisation facilities in order to include profits of AI techniques into the system. The developed package has a modular structure. A computer program is prepared for each of the modules forming the sections of entire system specified above. The programs are written in C language. The modules are combined under a supervisory program. The system is developed on a PC and implemented on a VMC (Vertical Milling Center). The use of developed CAPP system is illustrated with practical examples. Key Words: Computer Aided Design (CAD), Feature Recognition, Computer Aided Process Planning (CAPP), Computer Aided Manufacturing (CAM), Genetic Algorithms (GAs).