陶瓷結(jié)合劑磨具配方設(shè)計(jì)決策系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磨具制造領(lǐng)域的信息處理系統(tǒng)，具體是是一種陶瓷結(jié)合劑磨具（簡稱 陶瓷磨具）制造的配方設(shè)計(jì)過程中組成材料配比參數(shù)的決策系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷磨具是以粘土、長石或其他無機(jī)礦物為主要材料作為結(jié)合劑的一種磨削加工 工具，它是經(jīng)過高溫焙燒后形成一種玻璃或陶瓷性質(zhì)的結(jié)合劑把磨粒粘接成較高強(qiáng)度的磨 具。陶瓷磨具具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和耐水性，可適應(yīng)各種冷卻液條件下磨削，磨 耗較小，自銳性較佳，易于獲得高的尺寸和形位精度，廣泛用于精密磨削和成形磨削以及制 造各種固結(jié)磨具和涂附磨具。
[0003] 隨著陶瓷磨具的廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)陶瓷磨具的需求多樣化、個(gè)性化和精細(xì)化方向 發(fā)展。如：許多用戶要求對(duì)陶瓷磨具供貨的硬度準(zhǔn)確到1/2或1/3小級(jí)；一些用戶允許可以 略軟但不能硬；一些用戶允許磨具可略硬但不能軟。滿足以上用戶對(duì)陶瓷磨具個(gè)性化需求 的關(guān)鍵是對(duì)陶瓷磨具進(jìn)行合理準(zhǔn)確的配方設(shè)計(jì)。因此，在磨具配方設(shè)計(jì)階段，如何準(zhǔn)確設(shè)計(jì) 陶瓷磨具的組成材料配方設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)法、因素輪換發(fā)、正交實(shí)驗(yàn)法和回歸分析法。配方設(shè)計(jì) 工程師通常根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和小樣本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式，對(duì)陶瓷磨具的各組材料 配比參數(shù)進(jìn)行簡單快捷設(shè)計(jì)。
[0004] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，栗正新在《金剛石與磨料磨具工程》（2007年159 卷3期）88-90頁上發(fā)表了"回歸法SG磨具配方設(shè)計(jì)"該文中采用線性回歸分析方法對(duì)基 于陶瓷剛玉磨料（90%白剛玉和10%微晶氧化鋁混合磨料）的陶瓷磨具組成材料成份配比 參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過分別建立陶瓷磨具中結(jié)合劑含量、成型密度參數(shù)、粘接劑含量和濕潤劑 含量與陶瓷名義硬度之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷磨具中結(jié)合劑、粘接劑和濕潤劑 等材料成分參數(shù)值和成型密度參數(shù)值的決策。但該方法未考慮到配方中各組成材料之間相 互作用和相互耦合關(guān)系對(duì)陶瓷磨具最終硬度的影響，容易導(dǎo)致陶瓷磨具各組成材料配比參 數(shù)值偏差過大的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致陶瓷磨具的實(shí)際硬度準(zhǔn)確性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種陶瓷結(jié)合劑 磨具制造的配方設(shè)計(jì)過程中各組成材料配比參數(shù)的決策系統(tǒng)，優(yōu)化陶瓷磨具配方設(shè)計(jì)過程 中的組成材料配比參數(shù)值，顯著提高所設(shè)計(jì)陶瓷磨具硬度的準(zhǔn)確性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，包括模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊和 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊，其中：
[0007] ⑶I模塊負(fù)責(zé)用戶與數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊和模糊神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)處理模塊的人機(jī)交互操作，該模塊一方面接收人機(jī)交換過程中輸入的陶瓷磨具的成型密 度、硬度值和磨料重量分?jǐn)?shù)參數(shù)信息數(shù)據(jù)，另一方面接收人機(jī)交互操作過程中輸入的模糊 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊的初始化參數(shù)信息劑參數(shù)學(xué)習(xí)信息，并顯 示各模塊的中間結(jié)果和最后的陶瓷磨具的結(jié)合劑、粘接劑和濕潤材料成份配比參數(shù)的決策 輸出結(jié)果；
[0008]數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊從模塊獲得陶瓷磨具的硬度值參數(shù)，對(duì)硬度值進(jìn)行計(jì)算處理 以獲得陶瓷磨具的名義硬度值，然后將名義硬度值輸出給模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊；
[0009] 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊一方面從⑶I模塊獲得陶瓷磨具成型密度參數(shù)和磨料重 量分?jǐn)?shù)參數(shù)數(shù)據(jù)，并從數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊獲得名義硬度值參數(shù)數(shù)據(jù)，另一方面從模糊神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊獲得學(xué)習(xí)后的模糊化處理中心值參數(shù)和閾值參數(shù)信息、輸出處理連接權(quán)重 參數(shù)，進(jìn)行陶瓷磨具配比參數(shù)的決策處理，并將陶瓷磨具配比參數(shù)的決策處理結(jié)果輸出到 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊和⑶I模塊；
[0010] 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊一方面接收模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊的陶瓷磨具配比 參數(shù)決策輸出信息，一方面從Gn模塊獲取模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的初始化參數(shù)設(shè)定值信息和 陶瓷磨具的結(jié)合劑、粘接劑和濕潤劑配比參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊的模 糊化處理中心值參數(shù)和閥值參數(shù)信息、輸出處理連接權(quán)重參數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)計(jì)算，并將學(xué)習(xí)后 的模糊處理中心值參數(shù)和閥值參數(shù)信息、輸出處理連接權(quán)重參數(shù)傳輸給模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理 模塊和GUI模塊。
[0011] 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括名義硬度輸入處理子模塊，名義硬度輸入處理子模塊負(fù) 責(zé)從GUI模塊中獲取陶瓷磨具的設(shè)計(jì)硬度值信息Hs并進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算處理，首先根據(jù)輸入的 設(shè)計(jì)硬度值參照國標(biāo)GB/T2491-2003查表獲得該硬度值Hs所在硬度級(jí)的首端值Ha、末端值 Hb、硬度序數(shù)nx和測量方法修正值K，然后按照名義硬度計(jì)算公式：
[0013] 進(jìn)行數(shù)字計(jì)算處理，計(jì)算獲得陶瓷磨具的名義硬度值Hx輸出給模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理 豐旲塊。
[0014]所述測量方法修正值K為洛氏法設(shè)定K= 1或噴砂法設(shè)定K= -0. 01。
[0015] 所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊，包括數(shù)據(jù)輸入處理子模塊、模糊化處理子模塊、規(guī)則 運(yùn)算處理子模塊、歸一化處理子模塊、輸出處理子模塊和陶瓷磨具配比參數(shù)決策輸出子模 塊，其中：數(shù)據(jù)輸入處理子模塊一方面負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊接收陶瓷磨具的名義硬度值 信息Hx，另一個(gè)方面負(fù)責(zé)從GUI模塊中獲取接收陶瓷磨具的磨料重量分?jǐn)?shù)信息Wp、成型密度 參數(shù)Y，并輸出給模糊化處理子模塊；
[0016] 所述模糊化處理子模塊主要負(fù)責(zé)該子模塊輸入信息的模糊化處理，該模塊一方面 從數(shù)據(jù)輸入處理子模塊中獲得陶瓷磨具的名義硬度值信息Hx、磨料重量分?jǐn)?shù)信息Wp和成型 密度參數(shù)y，另一方面從模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊獲得高斯函數(shù)的中心值參數(shù)c和閾值 參數(shù)〇，針對(duì)以上每一個(gè)輸入?yún)?shù)信息，根據(jù)5組對(duì)應(yīng)的中心值參數(shù)C和閾值參數(shù)〇，分別 采用5個(gè)高斯函數(shù)進(jìn)行模糊化變換處理，獲得3類共15個(gè)模糊化處理輸出信息并輸出到規(guī) 則運(yùn)算處理子模塊；
[0017]規(guī)則運(yùn)算處理子模塊負(fù)責(zé)對(duì)模糊化處理子模塊輸入的模糊化處理信息進(jìn)行規(guī)則 運(yùn)算處理，針對(duì)輸入獲得的3類共15個(gè)模糊化處理數(shù)據(jù)，首先按照從名義硬度值、磨料重量 分?jǐn)?shù)和成型密度參數(shù)分別對(duì)應(yīng)的5個(gè)模糊化處理數(shù)據(jù)中各選取一個(gè)模糊化處理數(shù)據(jù)的規(guī) 貝1J，挑選3個(gè)模糊化處理數(shù)據(jù)，然后將挑選的3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行乘積處理，按照該選擇規(guī)則，共獲 得53個(gè)規(guī)則乘積處理輸出數(shù)據(jù)，最后將該規(guī)則運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)輸出到歸一化處理子模塊； [0018] 歸一化處理子模塊負(fù)責(zé)將規(guī)則運(yùn)算處理子模塊輸出的規(guī)則運(yùn)算處理數(shù)據(jù)進(jìn)行歸 一化處理，針對(duì)歸一化處理子模塊輸入的53個(gè)規(guī)則運(yùn)算處理數(shù)據(jù)，首先對(duì)5 3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行求 和處理，然后將求和處理獲得的值分別去除53個(gè)規(guī)則運(yùn)算處理數(shù)據(jù)，獲得歸一化處理的5 3 個(gè)規(guī)則運(yùn)算處理數(shù)據(jù)，并將其輸出到輸出處理子模塊；
[0019] 輸出處理子模塊一方面從歸一化處理子模塊獲得歸一化的53個(gè)規(guī)則運(yùn)算處理數(shù) 據(jù)，另一方面從模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊獲得輸出權(quán)值參數(shù)w={Wij，i= 1，. . .，53;j= 1，2, 3}數(shù)據(jù)，進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算和函數(shù)變換處理，首先將從歸一化處理子模塊獲得歸一化的53 個(gè)規(guī)則運(yùn)算處理數(shù)據(jù)分別與輸出權(quán)值參數(shù)w相乘并進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算處理，加權(quán)運(yùn)算的結(jié)果采 用3個(gè)tansig函數(shù)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算處理，獲得3個(gè)輸出處理的參數(shù)數(shù)據(jù)，將3個(gè)輸出處理的 參數(shù)數(shù)據(jù)輸出到陶瓷磨具配比參數(shù)決策輸出子模塊和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊中；
[0020] 陶瓷磨具配比參數(shù)決策輸出子模塊從輸出處理子模塊獲得3個(gè)輸出處理的參數(shù) 數(shù)據(jù)，將該3個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)按順序分別對(duì)應(yīng)為陶瓷磨具的結(jié)合劑、粘接劑和濕潤劑材料成份 配比參數(shù)的決策輸出值，輸出到模塊。
[0021] 所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)學(xué)習(xí)模塊，包括：參數(shù)輸入子模塊、學(xué)習(xí)參數(shù)更新子模塊和 學(xué)習(xí)參數(shù)輸出