27.01.2021 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

CNC-Werkzeugmaschinen: Zustandsüberwachung mit neuronalem Netz

CNC-Werkzeugmaschinen mit neuronalem Netz stets im BlickQuelle: Pixel B/Shutterstock.com

Eine neuartige Software mit künstlicher Intelligenz ermöglicht Anwendern von CNC-Werkzeugmaschinen eine kosteneffiziente Zustandsüberwachung.

  • NUM, CNC-Spezialist aus der Schweiz, stellt eine neuartige Software vor, die mit künstlicher Intelligenz arbeitet.
  • Sie ermöglicht es Anwendern, den Zustand von CNC-Werkzeugmaschinen kosteneffizient zu überwachen.
  • Ein neuronales Netzwerk erlernt das optimale Maschinenverhalten.
  • Überwachungs-, Fehlervorhersage- und Diagnosefunktionen helfen, Produktionsstandards aufrechtzuerhalten und Maschinenstillstandszeiten zu minimieren.

NUM hat eine neuartige Software mit künstlicher Intelligenz auf den Markt gebracht, die Anwendern von CNC-Werkzeugmaschinen eine kosteneffiziente Zustandsüberwachung ermöglicht. Das NUMai-Softwarepaket ist mit allen Flexium+-CNC-Systemen der neuesten Generation von NUM kompatibel und stellt eine komplette, voll integrierte Lösung für CNC-Werkzeugmaschinen dar — sie benötigt keine zusätzlichen Sensoren und läuft auf demselben Industrie-PC wie das HMI (Human-Machine-Interface) des CNC-Systems.

Die NUMai-Software kann eingesetzt werden, sobald eine Werkzeugmaschine in Betrieb genommen wurde und für die Produktion bereit ist, oder auf einer Maschine, die bereits für Produktionszwecke eingesetzt wird. Die Software erfasst, während die Maschine für normale Produktionsaufgaben eingesetzt wird, zunächst alle relevanten Betriebsdaten über einen Zeitraum von typischerweise mehreren Stunden. Idealerweise wird eine Vielzahl von Teileprogrammen mit unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen gefertigt, um eine möglichst umfassende und zuverlässige Datenbasis zu erhalten.

Neuronales Netz erkennt Abweichungen vom präferierten Verhalten

Mit den gesammelten Daten wird ein neuronales Netz angelernt, so dass Abweichungen vom „guten“ Maschinenverhalten und «guter» Leistung erkannt und vorhergesagt werden können; ein dazu geeignetes PC-Programm für die Online-Leistungsüberwachung und Diagnose wird automatisch generiert.

Während der Entwicklung der Software hat NUM die Technologie an einer CNC-Fräsmaschine mit drei Achsen und einer Spindel getestet, für die ein neuronales Netz aus 36 Neuronen mit drei «Hidden Layers» erforderlich war. In diesem speziellen Fall mussten die Werte von 396 Parametern genau gemessen werden; dies erforderte die Erfassung von mehr als 2 Millionen „bekanntermaßen guter“ Datenpunkte und 300 Iterationen in der Lernphase, was etwa vier Stunden pro Achse dauerte.

Die NUMai-Zustandsüberwachungssoftware macht sich die inhärente Flexibilität der Flexium+ CNC-Plattform der neuesten Generation von NUM zunutze. Standardmäßig enthält jedes Flexium+ CNC-System einen PC, der Daten von den Messpunkten der Servo-Antriebe verarbeiten kann, eine SPS, die direkten Zugriff auf die Maschinenparameter hat, und eine NCK-Oszilloskop-Funktion, die Werte in Echtzeit auslesen kann. Die gesamte Systemkommunikation wird vom FXServer über ein schnelles Echtzeit-Ethernet-Netzwerk (RTE) abgewickelt.

Kontinuierliche Leistungsbewertung von CNC-Werkzeugmaschinen

Während des täglichen Einsatzes in der Produktionsumgebung läuft die NUMai-Software im Hintergrund auf dem Industrie-PC, der Teil des CNC-Systems der Werkzeugmaschine ist, und überwacht und bewertet kontinuierlich die Leistung der Maschine. Jede Diskrepanz oder Abweichung über benutzerdefinierte Schwellenwerte hinaus wird an die SPS gemeldet, die dann entscheidet, welche Maßnahmen ergriffen werden sollen — von einer einfachen Hinweismeldung bis hin zu einer Notabschaltung.

Die neue NUMai-Zustandsüberwachungssoftware-Option kann auf jedem Flexium+ CNC-System installiert und verwendet werden, auf dem die Flexium-Softwareversion 4.1.10.10 von NUM oder höher läuft.

Weitere Informationen: https://num.com/

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