技術(shù)背景

在玻璃的生產(chǎn)過程中，玻璃模具對于玻璃的成型非常重要，而玻璃和對應(yīng)模具的幾何特征和形狀并不完全一致。因此需要依據(jù)玻璃曲面對相應(yīng)的玻璃模具進行設(shè)計。目前玻璃模具的型面設(shè)計多采用試錯法，具有效率低、耗時長、成本高等缺點，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動和優(yōu)化相結(jié)合的方法能夠為模具的設(shè)計提供新思路，并有效降低玻璃模具的設(shè)計成本。

問題與挑戰(zhàn)

1. 試錯的玻璃模具設(shè)計方法通常需要對模具進行反復(fù)修正并經(jīng)過多輪的玻璃試制，具有較高的設(shè)計成本和較長的設(shè)計周期；

2. 采用玻璃曲面離散+幾何特征提取+模具預(yù)測的數(shù)據(jù)建模方法可以有效縮短模具的設(shè)計周期，但是預(yù)測出的僅為模具的離散點，需要做進一步的模具重構(gòu)；

3. 通過數(shù)據(jù)建模方法預(yù)測出的模具離散點，其“協(xié)整”性通常較差，不利于重構(gòu)出光滑的模具曲面，優(yōu)化的方法可以為該問題提供新的解決思路。

解決方案 

試錯的玻璃模具設(shè)計方法難以滿足玻璃行業(yè)日益變化的發(fā)展需求，因此本案例總體上采用數(shù)據(jù)驅(qū)動和優(yōu)化相結(jié)合的方法為玻璃模具的設(shè)計提供一種新思路：對歷史的玻璃模具對進行曲面離散、幾何特征提取和模型訓(xùn)練；然后基于訓(xùn)練得到的模型對新玻璃的模具離散點進行預(yù)測；最后采用優(yōu)化重構(gòu)的方法用以協(xié)整模具面離散點的非光滑性，并以此進一步降低預(yù)測誤差。

圖1 玻璃模具快速設(shè)計技術(shù)方案

1. 對玻璃曲面進行離散，然后提取離散點的坐標、法向量、曲率和拱高等特征作為數(shù)據(jù)模型的輸入變量，提取離散點到對應(yīng)模具的距離作為輸出變量，以此構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

2. 結(jié)合DTEmpower數(shù)據(jù)建模工具，綜合采用多種擬合算法完成數(shù)據(jù)集的回歸訓(xùn)練，得到高精度的模具離散點預(yù)測模型 ；

3. 考慮到直接通過數(shù)據(jù)模型預(yù)測得到的模具離散點，通常“協(xié)整”性較差，本案例通過曲面優(yōu)化重構(gòu)的方法，設(shè)計出光順的模具曲面；

4. 結(jié)合AIPOD優(yōu)化平臺在優(yōu)化重構(gòu)時引入模具曲面的凸性約束，保證了模具設(shè)計的實用性，最終的重構(gòu)結(jié)果滿足了模具設(shè)計的精度要求。

應(yīng)用價值 

1.縮短模具設(shè)計周期

通過數(shù)據(jù)驅(qū)動和曲面重構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)方案，模具的自動化設(shè)計時長為：5min（特征參數(shù)提取）+10s(數(shù)據(jù)模型預(yù)測)+10s(曲面重構(gòu))+4h（優(yōu)化，可選），大大縮減了玻璃模具的設(shè)計周期，減少試制迭代次數(shù)，提高設(shè)計效率。

2.節(jié)省模具設(shè)計成本

本方案僅以歷史的設(shè)計數(shù)據(jù)作為輸入，節(jié)省了玻璃試制過程中消耗的人力和物力成本。

相關(guān)案例

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