Cỏc mụ hỡnh của một mỏy cụng cụ tự trị đó đƣợc giới thiệu trong năm 1980 [36], trong đú cú mụ hỡnh cho quỏ trỡnh gia cụng và mỏy cụng cụ cũng nhƣ cỏc đề xuất cho nhiều cảm biến, xỏc định lỗi và dự đoỏn [28]. Cỏc khuụn khổ hệ thống mở rộng của mỏy cụng cụ thụng minh, bao gồm cả quỏ trỡnh lập kế hoạch và lập kế hoạch hoạt động, đó đƣợc giới thiệu bởi Sato et al [58]. Hoạt động phay tự động cú thể đƣợc thực hiện với một mỏy cụng cụ CNC bằng cỏch ỏp dụng cụng nghệ thực tế ảo. Cỏc mỏy đƣợc đề xuất trong tài liệu này đƣợc điều khiển bởi hệ thống phay chộp hỡnh kỹ thuật số. Trong hệ thống phay chộp hỡnh kỹ thuật số, đầu dũ vết và mụ hỡnh tổng thể sử dụng trong phay, bản truyền thống đƣợc biểu diễn bởi cỏc mụ hỡnh ba chiều ảo và vị trớ cắt đƣợc tạo ra tự động theo thời gian thực chuyển động theo đầu rũ ảo [32]. Tuy nhiờn, việc sử dụng kinh nghiệm của con ngƣời để cải thiện tớnh linh hoạt và tự động tối ƣu hoỏ của mỏy nhƣ vậy chƣa đƣợc ứng dụng rộng rói. Cỏc xu hƣớng mới trong sự phỏt triển của mỏy cụng cụ tự trị tập trung vào hoạt động tự động với cỏc ứng dụng của trớ tuệ nhõn tạo [37], [11]. Khỏi niệm mới về mỏy cụng cụ dƣới sự đổi mới này đó bao gồm cỏc mỏy tự duy trỡ và thiết lập lại cấu hỡnh[18], [49].
Thớch nghi động lực học là cần thiết để cho phộp kiểm soỏt quỏ trỡnh cắt phức tạp. Trong cỏch tiếp cận truyền thống, chất lƣợng sản phẩm đƣợc giả định là độc lập với trạng thỏi của dụng cụ cắt, và kỹ thuật trớ tuệ nhõn tạo cú thể đƣợc sử dụng để chọn thụng số cắt tối ƣu [39]. Trong thực tế, mũn dụng cụ cắt cú thể trực tiếp ảnh hƣởng đến độ nhỏm bề mặt và là một yếu tố quan trọng trong việc xỏc định thụng số kỹ thuật chi tiết gia cụng [54].
Việc tự thớch ứng của cỏc thụng số trong quỏ trỡnh gia cụng cắt đó đƣợc thực hiện thành cụng bằng cỏch ỏp dụng điều khiển thớch nghi (AC) cho mỏy cụng cụ. Núi chung, cú ba loại của cỏc hệ thống AC trong mỏy cụng cụ : Điều khiển thớch nghi với cỏc ràng buộc (ACC), điều khiển thớch nghi hỡnh học (GAC), và điều khiển thớch nghi với tối ƣu húa (ACO)[69]. Hệ thống ACC đƣợc dựa trờn việc tối đa húa biến gia cụng, chẳng hạn nhƣ tốc độ dịch dao, trờn cơ sở cỏc ràng buộc nhƣ: Lực cắt cho phộp trờn cỏc mỏy cụng cụ hoặc cụng suất tối đa của mỏy. Trong cỏc hệ thống GAC, thụng số quỏ trỡnh liờn tục đƣợc hiệu chỉnh để duy trỡ thụng số chất lƣợng sản phẩm nhƣ độ chớnh xỏc kớch thƣớc hoặc chõt
117
lƣợng gia cụng tinh bề mặt. Hệ thống điều khiển ACO thụng số tốc độ dịch dao, tốc độ trục chớnh và chiều sõu cắt tối đa húa lƣợng búc tỏch vật liệu, tựy thuộc vào ràng buộc nhƣ độ nhỏm bề mặt, tiờu thụ điện năng và lực cắt.
Khỏc với cỏc hệ thống này, ở đõy chỳng ta xem xột cỏc hệ thống gia cụng về kiểm soỏt chất lƣợng theo định hƣớng ở mức độ quỏ trỡnh gia cụng. Ở cấp độ quỏ trỡnh gia cụng, điều khiển tự tối ƣu húa đƣợc đề xuất cho phộp theo dừi và kiểm soỏt quỏ trỡnh thụng minh, cú thể phỏt hiện cỏc điều kiện cắt và tỡnh trạng hoạt động gia cụng, sau đú tự điều chỉnh thụng số cắt để đảm bảo chất lƣợng của chi tiết gia cụng. Trong quỏ trỡnh gia cụng cỏc mỏy cụng cụ giữ vai trũ quan trọng để cú đƣợc sản phẩm chất lƣợng cao với giỏ thành sản xuất thấp và năng suất cao. Tuy nhiờn mỏy cụng cụ CNC hiện tại với hệ điều khiển cho phộp hiệu chỉnh chất lƣợng trực tiếp ngay trong quỏ trỡnh gia cụng do cấu trỳc điều khiển của nú nhƣ hỡnh 4.21.
Để điều khiển quỏ trỡnh thụng minh và phức tạp lớp 3 và lớp 4 đƣợc thờm vào hệ điều khiển mỏy CNC hiện tại. Lớp 3 cho phộp giỏm sỏt quỏ trỡnh gia cụng thụng minh, nú xỏc định trạng thỏi gia cụng cũng nhƣ chế độ cắt hiện tại. Lớp 4 nhận kết quả phản hồi từ quỏ trỡnh kiểm tra của chi tiết đƣợc gia cụng nhằm nõng cao chất lƣợng của quỏ trỡnh gia cụng tiếp theo. Hệ thống CNC trong tƣơng lai cú khả năng tự lập kế hoạch thớch ứng với trạng thỏi gia cụng hiện tại. Nú cho phộp thay đổi thớch nghi với cỏc thay đổi khụng dự bỏo trƣớc của hệ thống gia cụng. Dữ liệu thu thập đƣợc thụng qua cảm biến cú liờn hệ với mục tiờu tối ƣu. Xỏc định hàm mục tiờu tối ƣu để thực hiện đạt đƣợc yờu cầu cần gia cụng. So sỏnh trạng thỏi hiện tại với mục tiờu của quỏ trỡnh gia cụng đặt ra. Nú cho phộp hệ thống gia quyết định nhằm thớch ứng với mục tiờu hiện tại để đạt đƣợc mục tiờu gia cụng của hệ thống.
118