Monitorización inteligente en tiempo real del acabado superficial de micro-piezas basado en el modelado híbrido incremental

Este trabajo propone la aplicación de una estrategia de modelado híbrido incremental (HIM) para la estimación en tiempo real de la rugosidad superficial en procesos de micromecanizado. Esta estrategia comprende fundamentalmente dos pasos. En primer lugar, se obtiene un modelo híbrido incremental representativo del proceso de micromecanizado. El resultado final de este modelo es una función de dos entradas (avance por diente cuadrático y vibración media cuadrática (rms) en el eje Z) y una salida (rugosidad superficial). En segundo lugar, se evalúa el modelo híbrido incremental en tiempo real para obtener la rugosidad superficial. El modelo se corrobora experimentalmente mediante su integración en un sistema embebido de monitorización en tiempo real del acabo superficial. La evaluación del prototipo demuestra una tasa de éxito en la estimación de la rugosidad superficial del 83%. Estos resultados son la base para el desarrollo de sistemas embebidos en la monitorización del acabo superficial de micro-piezas en tiempo real y el posterior desarrollo de una herramienta a nivel industria

Comparison of different optimization and process control procedures

This paper includes a comparison of different optimization methods, used for optimizing the cutting conditions during milling. It includes also a part of using soft computer techniques in process control procedures. Milling is a cutting procedure dependent of a number of variables. These variables are dependent from each other in consequence, if we change one variable, the others change too. PSO and GA algorithm are applied to the CNC milling program to improve cutting conditions, improve end finishing, reduce tool wear and reduce the stress on the tool, the machine and the machined part. At the end a summary will be given of pasted and future researches.Peer Reviewe

Inteligencia computacional embebida para la supervisión de procesos de microfabricación

En este artículo se presenta el desarrollo e implementación de una estrategia de supervisión de un proceso de microfabricación. El método propuesto está basado en técnicas de Inteligencia Artificial, embebidas en una plataforma de tiempo real para la monitorización inteligente de procesos. La contribución se centra fundamentalmente en dos modelos para la estimación en proceso (on-line) de la rugosidad superficial (Ra), a partir de la mínima información sensorial posible. El primero de estos modelos está basado en un algoritmo para el modelado híbrido incremental (HIM), cuyos parámetros óptimos se obtienen a partir de un método estocástico, representado por el temple simulado. El segundo está basado en un algoritmo de agrupamiento borroso generalizado (GFCM), incorporado en un sistema de inferencia de una estructura neuroborrosa. Esta estrategia se embebe en una plataforma para una ejecución en tiempo real y en paralelo junto con el resto de estrategias y métodos. Finalmente, se hace una validación en una plataforma experimental, utilizada como soporte tecnológico, lo cual permite el aprovechamiento mutuo de las experiencias alcanzadas y la mejora de los resultados obtenidos. Este resultado científico y técnico, supone un salto cualitativo importante sin precedentes en la investigación industrial en el campo de la microfabricación

Experimental Investigations on Machining of CFRP Composites: Study of Parametric Influence and Machining Performance Optimization

Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) composites are characterized by their excellent mechanical properties (high specific strength and stiffness, light weight, high damping capacity etc.) as compared to conventional metals, which results in their increased utilization especially for aircraft and aerospace applications, automotive, defense as well as sporting industries. With increasing applications of CFRP composites, determining economical techniques of production is very important. However, as compared to conventional metals, machining behavior of composites is somewhat different. This is mainly because these materials behave extremely abrasive during machining operations. Machining of CFRP appears difficult due to their material discontinuity, inhomogeneity and anisotropic nature. Moreover, the machining behavior of composites largely depends on the fiber form, the fiber content, fiber orientations of composites and the variability of matrix material. Difficulties are faced during machining of composites due to occurrence of various modes of damages like fiber breakage, matrix cracking, fiber–matrix debonding and delamination. Hence, adequate knowledge and in-depth understanding of the process behavior is indeed necessary to identify the most favorable machining environment in view of various requirements of process performance yields. In this context, present work attempts to investigate aspects of machining performance optimization during machining (turning and drilling) of CFRP composites. In case of turning experiments, the following parameters viz. cutting force, Material Removal Rate (MRR), roughness average (Ra) and maximum tool-tip temperature generated during machining have been considered as process output responses. In case of drilling, the following process performance features viz. load (thrust), torque, roughness average (of the drilled hole) and delamination factor (entry and exit both) have been considered. Attempt has been made to determine the optimal machining parameters setting that can simultaneously satisfy aforesaid response features up to the desired extent. Using Fuzzy Inference System (FIS), multiple response features have been aggregated to obtain an equivalent single performance index called Multi-Performance Characteristic Index (MPCI). A nonlinear regression model has been established in which MPCI has been represented as a function of the machining parameters under consideration. The aforesaid regression model has been considered as the fitness function, and finally optimized by evolutionary algorithms like Harmony Search (HS), Teaching-Learning Based Optimization (TLBO), and Imperialist Competitive Algorithm (ICA) etc. However, the limitation of these algorithms is that they assume a continuous search within parametric domain. These algorithms can give global optima; but the predicted optimal setting may not be possible to adjust in the machine/setup. Since, in most of the machines/setups, provision is given only to adjust factors (process input parameters) at some discrete levels. On the contrary, Taguchi method is based on discrete search philosophy in which predicted optimal setting can easily be achieved in reality.However, Taguchi method fails to solve multi-response optimization problems. Another important aspect that comes into picture while dealing with multi-response optimization problems is the existence of response correlation. Existing Taguchi based integrated optimization approaches (grey-Taguchi, utility-Taguchi, desirability function based Taguchi, TOPSIS, MOORA etc.) may provide erroneous outcome unless response correlation is eliminated. To get rid of that, the present work proposes a PCA-FuzzyTaguchi integrated optimization approach for correlated multi-response optimization in the context of machining CFRP composites. Application potential of aforementioned approach has been compared over various evolutionary algorithms

Artificial cognitive architecture with self-learning and self-optimization capabilities. Case studies in micromachining processes

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Escuela Politécnica Superior, Departamento de Ingeniería Informática. Fecha de lectura : 22-09-201

Application of Artificial Intelligence (AI) methods for designing and analysis of Reconfigurable Cellular Manufacturing System (RCMS)

This work focuses on the design and control of a novel hybrId manufacturing system: Reconfigurable Cellular Manufacturing System (RCMS) by using Artificial Intelligence (AI) approach. It is hybrid as it combines the advantages of Cellular Manufacturing System (CMS) and Reconfigurable Manufacturing System (RMS). In addition to inheriting desirable properties from CMS and RMS, RCMS provides additional benefits including flexibility and the ability to respond to changing products, product mix and market conditions during its useful life, avoiding premature obsolescence of the manufacturing system. The emphasis of this research is the formation of Reconfigurable Manufacturing Cell (RMC) which is the dynamic and logical clustering of some manufacturing resources, driven by specific customer orders, aiming at optimally fulfilling customers' orders along with other RMCs in the RCMS

Ajuste óptimo y automático de un sistema de control en cascada. Aplicación al seguimiento de trayectorias en servosistemas con fricción y zona muerta.

En la actualidad, el control en cascada continúa siendo una de las estrategias más utilizada en la industria de procesos y manufacturera. Los nuevos requisitos de precisión y robustez en los sistemas de control de posición y trayectoria para la fabricación de componentes en la micro escala, obligan a rediseñar los métodos de ajuste para hacer frente a no linealidades duras como la fricción y la zona muerta. Este trabajo presenta el diseño y aplicación de un método de ajuste automático basado en simulación y optimización para el ajuste de los parámetros de sistema de control cascada del lazo de control de posición y de velocidad de un servomecanismo en presencia de fricción, elasticidad y holgura. La optimización basada en el método de Nelder-Mead utiliza como función de coste u objetivo, la minimización del máximo error de posición durante la inversión en presencia de no linealidades. El estudio realizado en simulación, los experimentos en tiempo real en el control de trayectoria y los estudios de viabilidad demuestran la validez de la estrategia propuesta con una mejora de más de 10% en la reducción del máximo error de posición, y sienta las bases a la implementación a nivel industrial de método propuesto