Koncepcja zdalnej, głosowej i wizualnej komunikacji operatora i systemu monitorowania i optymalizacji procesów mikro- i nanoobróbki

摘要

W artykule przedstawiono nową koncepcję zdalnej, głosowej i wizualnej komunikacji operatora i systemu monitorowania i optymalizacji procesów mikro- i nanoobróbki. System zdalnego monitorowania i optymalizacji jakości procesów, wyposażony w interfejs wizualny i głosowy, przedstawiono w przykładowym zastosowaniu w procesach precyzyjnego szlifowania. Opracowana koncepcja proponuje architekturę systemu wyposażoną w warstwę analizy danych, warstwę nadzorowania procesu, warstwę decyzyjną, podsystem komunikacji głosowej w języku naturalnym oraz podsystem komunikacji wizualnej z opisem głosowym. Interakcja operatora z systemem za pomocą mowy i języka naturalnego zawiera inteligentne mechanizmy służące do identyfikacji biometrycznej operatora, rozpoznawania mowy, rozpoznawania słów składowych i komunikatów operatora, analizy składni komunikatów, analiza skutków poleceń, ocena bezpieczeństwa poleceń. Interakcja systemu z operatorem za pośrednictwem komunikatów wizualnych z opisem głosowym zawiera inteligentne mechanizmy służące do generowania wykresów i raportów, klasyfikacji form przekazów i ich tworzenia, generowania komunikatów w postaci graficznej i tekstowej, konsolidacji i analizy treści komunikatów, oraz syntezy komunikatów multimedialnych. Artykuł przedstawia również koncepcję inteligentnych metod i algorytmów jakościowego opisu procesu obróbki na podstawie analizy danych pomiarowych z zastosowaniem systemu ekspertowego opartego na regresyjnych sieciach neuronowych.%The paper deals with a new concept of distant voice and visual communication between the operator and a system for monitoring and optimization of micro- and nano-machining processes. The distant system for monitoring and optimization of the process quality, equipped with a visual and vocal interface, is presented in an exemplary application to precision grinding. There is proposed an architecture of the system equipped with a data analysis layer, a process supervision layer, a decision layer, a communication subsystem using speech and natural language, and a visual communication subsystem using vocal descriptions. As the system is equipped with several intelligent layers, it is capable of control, supervision and optimization of the processes of micro- and nano-machining. In the proposed system, computational intelligence methods allow for real-time data analysis of the monitored process, configuration of the system, process supervision based on process features and quality models. The system is also capable of detection of inaccuracies, estimation of inaccuracy results, compensation of inaccuracy results, and selection of machining parameters and conditions. In addition, it conducts assessment of the operator's decisions. The system also consists of meaning analysis mechanisms of operator's messages and commands given by voice in a natural language, and various visual communication forms with the operator using vocal descriptions. The layer for data presentation and communication provides data and information about the machining parameters and conditions, tool condition, process condition, estimation of the process quality, and process variables. The interaction between the operator and the system by speech and natural language contains intelligent mechanisms for operator biometric identification, speech recognition, word recognition, recognition of messages and commands, syntax analysis of messages, and safety assessment of commands. The interaction between the system and the operator using visual messages with vocal descriptions includes intelligent mechanisms for generation of graphical and textual reports, classification of message forms, generation of messages in the graphical and textual forms, consolidation and analysis of message contents, synthesis of multimedia messages. In the paper, Fig. 1 presents the concept of distant voice and visual communication between the operator and a system for monitoring and optimization of micro- and nano-machining processes. The concept of the system of distant monitoring and optimization of the precision grinding processes using voice and visual communication between the operator and the system is shown in Fig. 2, while the complete structure of the system is depicted in Fig. 3. The paper also presents a concept of intelligent methods and algorithms (Fig. 4) for describing the machining process quality on the basis of the measurement data analysis using an expert system equipped with regression neural networks.