【正文】 一些不同的單元過程的結(jié)果。本文的目標是添加劑/消減過程中提出了規(guī)劃和執(zhí)行框架，勾勒出在開發(fā)這樣的環(huán)境中所涉及的問題，這個方向快速原型在斯坦福大學(xué)實驗室所取得的進展的報告。 我們采取的SDM過程[梅爾茨，普林茨等。 1994]在斯坦福大學(xué)開發(fā)的個案研究，應(yīng)用開發(fā)的概念規(guī)劃及執(zhí)行這一類的添加劑/消減SFF過程。自動化生產(chǎn)的第一步是設(shè)計客戶和制造中心之間建立有效的溝通。設(shè)計，客戶機可以配備常規(guī)的CAD軟件包，或與專業(yè)設(shè)計軟件[Binnard和Cutkosky 1998]過程中特定的知識嵌入到下游規(guī)劃任務(wù)。 另一方面，制造中心應(yīng)提供可制造性分析儀，自動上線工藝規(guī)劃軟件和執(zhí)行系統(tǒng)。 例如，可制造性分析儀，檢查公差要求設(shè)計和驗證他們的設(shè)備和加工能力。 過程策劃生成過程計劃和相關(guān)業(yè)務(wù)建設(shè)部分和機器代碼序列。 執(zhí)行系統(tǒng)讀取幾個備用進程計劃（可能為許多不同的部分），并確定后續(xù)的操作和機器的基礎(chǔ)上上線的車間作業(yè)配置。設(shè)計師和制造商之間的通信可以通過基于互聯(lián)網(wǎng)的過程經(jīng)紀人[譚皮尼利亞等。 1998]。 這些中間商收到設(shè)計和訪問的周轉(zhuǎn)時間，材料供應(yīng)，設(shè)備能力，和尺寸精度檢查與現(xiàn)有的制造中心。 然后，他們選擇最合適的設(shè)計師的要求制造商。 圖1示出了一個框架體系結(jié)構(gòu)，包括這里闡述的概念。在下面的章節(jié)中，我們將只解決相關(guān)問題的處理添加劑的規(guī)劃和執(zhí)行/消減SFF過程的任何制造系統(tǒng)的一個現(xiàn)實的計劃和執(zhí)行系統(tǒng)的第一個要求是能夠連接現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)。 所提供的實體模型必須支持自由曲面的緣故添加劑/消減過程和所需的精度水平所需的幾何推理和路徑規(guī)劃。 CAD系統(tǒng)的進一步發(fā)展能夠代表多材料部件和梯度材料部件是一個活躍的研究領(lǐng)域，將有重大影響這些流程[Kumar和1997年杜塔。 八月]。規(guī)劃系統(tǒng)所需的功能可以被總結(jié)如下：規(guī)劃查找一棟取向[許和李1998]必須考慮到一個事實，即添加劑/減法過程可以存入和形狀完整的三維形狀，并不僅限于薄2D 層部分形狀需要進行分解，易于制造的過程中考慮的卷。 分解基本上是更復(fù)雜的，以充分利用的非平面能力規(guī)劃，每一個在兩個階段的過程中的分解的卷：規(guī)劃的沉積材料[花王1998]，[Farouki Koenig等人。 1995]，為每個表面的最終形狀的加工。 添加劑/消減SFF，幾何簡化由于分解避免大多數(shù)的刀具干涉和工具訪問路徑規(guī)劃的特點的問題，提供一個更好的機會來實現(xiàn)自動化。SDM和其他添加劑/消減過程呈現(xiàn)出復(fù)雜性大幅增加，相比純添加劑的關(guān)于執(zhí)行環(huán)境。 應(yīng)考慮的主要問題是：SDM是一個多階段過程：多級工藝要求或允許多個處理站與站之間的部分轉(zhuǎn)讓。 工業(yè)SDM店需要確定調(diào)度部分和操作，樓層布局，分配工作機器等。只要被認為是多臺機器，制造等幾部分組成，將要采取的并行處理優(yōu)勢，在不同的站，以最大限度地提高設(shè)備利用率。 每個部分都可以建立以下幾種可供選擇的序列。 執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)該能夠利用這種靈活性，以優(yōu)化成本并打開左右的時間。執(zhí)行系統(tǒng)的機器和交接部位應(yīng)協(xié)調(diào)活動，并跟蹤和每臺機器的負載平衡的狀態(tài)在本店實現(xiàn)暢通。這些特點使這一過程有點類似超大規(guī)模集成電路制造的進程的數(shù)組，其中的工作序列，以產(chǎn)生??一個晶圓。 晶圓，路線穿越可變數(shù)量的機器，取決于它的工藝方案，是非常循環(huán)（光刻蝕刻植入物）。以類似的方式，以VLSI制造執(zhí)行系統(tǒng)將有覆蓋處理部分生成的零件，中間緩沖區(qū)的過程規(guī)劃充分的三維幾何模型作為輸入和輸出的過程描述，用于指定內(nèi)容的操作序列是必需的生產(chǎn)輸入部分。 內(nèi)容包含機器可理解的駕駛指定機器的代碼執(zhí)行所需的操作哪里序列指定所有可能的操作是有效的訂單，制造輸入部分。規(guī)劃的基本步驟涉及確定建筑方向的一部分分解成可制造體積（稱為單步的幾何形狀），這些子模型以結(jié)構(gòu)化格式，用于允許優(yōu)化建筑物序列，沉積在每個單步的幾何形狀的材料，和整形分解實體。 這些任務(wù)的目標是生成過程的計劃，是低成本，高品質(zhì)，高精密，快速的周轉(zhuǎn)時間。 首先，我們將定義的加法/減法過程的組成部分：單步幾何。添加劑/消減的SFF過程涉及迭代材料沉積，整形等二次操作。 每一個這樣的操作相關(guān)聯(lián)的一部分成分或分解的幾何形狀，它們共同代表最終產(chǎn)品。 等分解的幾何形狀（一組單步的幾何形狀）的特性，以前生成的所有支持它的側(cè)凹特征，無干擾發(fā)生在建設(shè)方向相對于從頂部沉積或成形過程。 換句話說，任何沿生長方向的射線投應(yīng)不相交的一個單步的幾何形狀，多于一次。與每個單步的幾何形狀相關(guān)聯(lián)的操作可以包括不同類型的材料或機器，使用數(shù)控機床，或放電加工的加工操作的沉積。 或者它可能是簡單的操作，比如自動插入預(yù)制組件。下面介紹自動和最優(yōu)的規(guī)劃添加劑/消減過程方法的相關(guān)問題沒有什么不同與其他純添加劑的的SFF過程中確定的建設(shè)方向。 不過，也有一些更添加劑/消減過程中需要考慮的問題：分解的單步幾何數(shù)反映了部分建設(shè)的時候了。 在一個典型的添加劑/減色法中，整形操作通常需要空調(diào)的沉積材料（塑料的情況下，固化/硬化，在金屬的情況下，冷卻）。 步驟，建設(shè)時間被消耗在調(diào)理程序。為了便于加工任務(wù)的部分，優(yōu)選的是具有盡可能多的盡可能的平坦表面或垂直表面相對于建筑物方向。 在自由曲面的設(shè)計的情況下，數(shù)量減少到最小的的底切非倒勾轉(zhuǎn)換的取向是最可取的，因為不被分割，可以在一個單一的操作，從而消除產(chǎn)生層接口的馬克加工表面。一種方法，表面法線映射到單位球上，并確定在最小數(shù)目的底切非倒勾轉(zhuǎn)換的結(jié)果的方向，皮尼利亞等人描述的[拉賈戈帕蘭。 1998]。拉馬斯瓦米，山口等人[中描述的一種加密算法，找到一個可行的解決方案，該分解的。 1997]。 總之，一次建設(shè)的方向已經(jīng)確定，這種方法確定的所有輪廓邊表示非倒勾表面轉(zhuǎn)換功能削弱或反之亦然。 這些輪廓邊緣連同現(xiàn)有的邊的集合形成一個循環(huán)，這是用來分裂的表面。 模型，然后分解和支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一些擠壓操作的幫助。 雖然這種方法分解給出了解決方案，實現(xiàn)了更好的解決方案，需要解決以下問題：部件可能會被分解成幾個更小的特征，或可能會導(dǎo)致尖銳的空腔中不存在的原始設(shè)計。 這些功能增加加工困難，并且可能需要更昂貴的和費時的過程，例如，放電加工（EDM）??體積，它們的共享表面不需要被精確地定義，除非它們由不同的材料組成。 這是由于這樣的事實：由于新引入的表面分解的部分的內(nèi)部，不需要進行機械加工，因為后續(xù)操作將存入相同的類型的材料，這些表面相鄰。分解的結(jié)果構(gòu)造鄰接圖的節(jié)點代表單步幾何或其他組件可以嵌入，邊代表連接的節(jié)點之間的鄰接關(guān)系。 在考慮部分建設(shè)秩序，代表的優(yōu)先級之間的單一關(guān)系172。步的幾何形狀，可以構(gòu)造一個有向圖。 從這個優(yōu)先圖，人們可以找出什么樣的順序應(yīng)該建立單步模式。它們的優(yōu)先級圖，可以生成一組不同的建筑計劃。 每個代表一個可能的建筑計劃分解幾何序列，并且可以選擇最佳取決于機器的可用性或其他標準，如最小建立時間，或盡可能最好的表面處理，等這些建筑的替代品傳遞到就業(yè)商店運行車間作業(yè)調(diào)度。材料通常沉積在連續(xù)的二維層，直到完全建立一個單步的幾何形狀。 優(yōu)點添加劑/消減過程中的沉積可能并不需要是網(wǎng)狀的，因為材料的去除過程中所涉及。 這將有助于減少應(yīng)力集中和翹曲問題，提高沉積路徑最優(yōu)，可以減少在沉積過程中的空隙。 描述了一種放松的2D層的幾何形狀的基礎(chǔ)上其中軸變換算法，可以發(fā)現(xiàn)在[1998年花王]。 通過這種方法，原始2D層的幾何形狀是“固定”，以減少尖銳的角落和狹窄的通道，并為平滑的路徑優(yōu)化的沉積。在加/減法SFF過程中，不存在任何工具的無障礙設(shè)施的問題，如果選擇合適的機床。 這是因為，已建成了一個單步的幾何形狀的凹特征的任何支持在早期階段和部分加工的限制，可以進一步分解。 因此，規(guī)劃為加工操作不必考慮干擾問題。在加/減法流程，自動生成加工路徑由于涉及的加工操作怒江 MBER 是至關(guān)重要的 。 這些任務(wù)包括：確定被加工表面，塞萊cting的適當?shù)那懈畛叽?，從?shù)據(jù)庫中檢索相應(yīng)的切削參數(shù)，使用最好的給定表面切削策略，并生成刀具路徑為目標機器。我們采取的SDM過程作為一個案例研究更一般的情況SFF加/減法的過程。 SDM店有兩個級別的操作：執(zhí)行每個單獨的操作。 專用機械作業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)必須提供這樣的原語。 這些原語的加載/卸載，磨/形狀，存款，治愈，預(yù)熱和冷卻。 可能需要其他輔助業(yè)務(wù)作為主要操作之間的橋梁。 這些可能包括洗，噴砂，噴丸拍攝，或特殊操作，如嵌入組件，檢查，等等。部分建設(shè)和流程描述語言（PDL）部件內(nèi)置一系列操作。 每一部分的特點是要建一個過程計劃是建立在上述基本操作。 所需的操作，允許靈活的分配執(zhí)行到特定的機器盡可能晚。沒有特定的機器的特點建成的部分計劃介紹。工藝方案確定的操作序列，建立必要的范圍內(nèi)正確完成的部分僅部分。 該計劃應(yīng)留執(zhí)行系統(tǒng)可能建立時間優(yōu)化的可能盡可能多的靈活性。 一個這樣的例子，在圖2中單步3和7的幾何形狀不要求任何特殊訂貨它們之間建立一個正確的部分。 過程計劃應(yīng)該反映這種靈活性，而不是過度限制它們之間施加人為的次序執(zhí)行系統(tǒng)。 已經(jīng)設(shè)計過程描述語言，以適應(yīng)這一要求。對于工業(yè)環(huán)境中，將SDM商店由差別化機執(zhí)行每個操作。 每個部件和每個操作，它需要來決定所使用的機器。 的第一個步驟是匹配的操作要求的機器能力。 在斯坦福大學(xué)正在構(gòu)建的系統(tǒng)，機器性能參數(shù)描述操作類型，他們支持從列表中所需要的一般特性，：材料沉積，可用的工具在一個數(shù)控銑床刀庫，可實現(xiàn)精度，3年或5軸的操作，還可作卷揚此信息，可對某特定操作機器的pool被識別。 機內(nèi)使用此池的選擇將取決于機器的成本和速度，機器的操作條件和商店。車間調(diào)度活動和制造機器的操作實現(xiàn)店鋪信息系統(tǒng)實施上線訪問的狀態(tài)和控制的機器。 執(zhí)行系統(tǒng)支持非常高的組合，其中每個部分都有它自己的進程計劃。 店控制systemKeeps，軌道建設(shè)各部分的狀態(tài)。 在我們目前的實施，國家的建設(shè)為代表的一種“程序計數(shù)器”在這個過程中描述負荷的店鋪和每臺機器的狀態(tài)。操作機器的動態(tài)調(diào)度，否則是不可能的。 控制每臺機器的代理商分布在這個信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)不斷。可以計算成本和加工時間的估計。 這將被用來確定機，其中可用的，適合的才是最好，執(zhí)行當前的制造執(zhí)行系統(tǒng)[Motavalli 1995年的研究。 Gowan的1996點的信息系統(tǒng)架構(gòu)，采用分布式計算系統(tǒng)[懷特塞德，Pancerella等人。 沒有作者1997]。 這種類型的系統(tǒng)支持多重代理合作，以控制生產(chǎn)[馬圖拉納和1995年諾里，拉莫斯1996年，1997年龔]。 我們將考慮在建設(shè)一個SDM店控制的方法，包括將使用協(xié)調(diào)估計出價為下一個要執(zhí)行的操作的招標代理網(wǎng)絡(luò)。招標競爭劑在一組已經(jīng)作為一種生產(chǎn)資源調(diào)度和分配的工作或設(shè)計資源[1996年貝克1996年蒂利。 Parunak 1997]探索。 這個框架是適應(yīng)SDM由于具有上述功能的建設(shè)運營和機器的參數(shù)化。目前在斯坦福大學(xué)的RPL，該系統(tǒng)正在建造第一個原型為一體的綜合的SDM機工具的基礎(chǔ)使用數(shù)控銑床。 整體店鋪控制在一個模擬一套這樣的機器將被測試。 正在興建一個基于Web的界面頂部提供接入部分從其它網(wǎng)站比在斯坦福大學(xué)的RPL制造執(zhí)行軟件，并提供了設(shè)計/制造界面。斯坦福大學(xué)快速成型實驗室正在開發(fā)的當前進程的策劃是基于UNI圖形系統(tǒng)和它的API的。 STEP格式導(dǎo)入模型被分解成單步模式。 這些子模型構(gòu)造鄰接圖，優(yōu)先圖和建設(shè)替代樹，這是在實施C + +沉積和UG / OPEN API和UG / OPEN GRIP編程環(huán)境內(nèi)自動生成加工代碼。當前的執(zhí)行系統(tǒng)的一個單一的實機上實現(xiàn)。 模擬多機店正在建設(shè)中測試的調(diào)度和信息支持系統(tǒng). SDM機是基于哈斯數(shù)控銑床額外的設(shè)備，使其能夠執(zhí)行三種不同材料的沉積，固化，預(yù)熱和冷卻。 [庫珀，康有為等人的機器硬件的詳細描述。1998]。 控制軟件是用Java編寫的，通過兩個串行端口，一個接口哈斯CNC控制器和其他控制的模擬和數(shù)字I/O板控制機器。該軟件具有三個主要部分：機器控制的硬件接口，流程描述語言的解釋器/調(diào)度負責(zé)，對網(wǎng)絡(luò)接口，將允許通過網(wǎng)絡(luò)遠程作業(yè)提交，以方便設(shè)計和制造方案描述在[拉賈戈帕蘭，皮尼利亞等。 1998年譚，皮尼利亞等。 1998]。CAD模型被分解成5個單步的幾何形狀。 這些幾何圖形保持優(yōu)先級優(yōu)先圖中所表示的關(guān)系。 此圖完全代表他們的建設(shè)方面的限制。 沉積和加工代碼，然后生成的每個單步的幾何形狀。 該進程的代碼是用來直接驅(qū)動機床。編纂過程描述語言編碼序列來自建設(shè)樹及其相關(guān)的制造業(yè)信息......編碼的過程描述所有可能的建筑被解釋執(zhí)行系統(tǒng)控制和監(jiān)視所有的部分建設(shè)活動的整體計劃。 一個建筑序列，然后選擇實時取決于機器的可用性，車間作業(yè)調(diào)度和其他標準。我們已經(jīng)提出的主要問題，需要加以解決的添加劑/消減SFF適合工業(yè)化過程。 雖然這些過程的基本技術(shù)非常發(fā)達，以建立一個設(shè)計，它的幾何表示。 主要任務(wù)是分解模型制造的元素，計劃的沉積材料及其成型。 算法被開發(fā)，以解決這些任務(wù)，并支持他們表示形式主義已經(jīng)呈現(xiàn)。