本发明属于磨削仿真，尤其涉及基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法及系统。
背景技术：
1、磨削加工的本质是由大量随机分布在砂轮表面上的磨粒对被加工零件进行反复切削、相互叠加形成过程。当下，砂轮表面微观形貌的理论建模方法主要围绕磨粒形状、分布密度、出刃高度等因素展开。其中，不少研究者先从砂轮自身进行探究，使用超景深三维显示仪对cbn砂轮进行表面磨粒观测且统计，得到不同粒度号(目数)下的砂轮各磨粒形状分类数量、不同组织号下的砂轮磨粒密度值以及不同粒度号(目数)下的砂轮磨粒公称直径。
2、针对以上cbn砂轮数据，研究者通过简易的球形磨粒模型来作为砂轮磨削表面微观形貌的研究对象。事实证明，球形磨粒有利于建模计算和更好地处理磨粒之间的相互干涉问题，但由于其锋锐性较差，使得整体表面微观形貌的粗糙度误差较大。虽然当整体磨粒替换为最接近真实砂轮磨粒情况的多面体后，其研究得到的磨削结果也相对真实，但由于其锋锐程度不高，磨削时会产生的磨削力较大，且受限于当时计算机系统技术，仿真计算反馈慢，因此其仅仅应用于分析局部且较少磨粒对磨削工况的影响。后续，有学者通过仪器设备检测出实际砂轮的表面微观形貌，得到真实的砂轮数据特征并以此来构造砂轮的表面微观模型，但这种方法极大地增加了仿真建模的成本。
3、综上所述，如何在保证磨削建模真实性的同时，提供一种用于模拟微观砂轮磨削加工工艺的建模方法，提高仿真建模的效率，降低仿真建模成本，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的上述缺陷，解决仿真真实性与效率、成本之间的矛盾，本发明提出了一种基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法及系统。
2、根据本发明的一方面，本发明提供一种基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，包括：
3、初始化仿真建模环境，根据砂轮样式确定砂轮的仿真特征参数和磨粒参数，根据砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵；
4、对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验；
5、通过设置磨粒替换样式和磨粒替换比例对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换，对替换的磨粒进行差异化调整，获得砂轮表面微观形貌模型；
6、通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正。
7、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，砂轮的仿真特征参数包括砂轮直径、砂轮宽度、砂轮树脂层高度、砂轮组织号以及砂轮粒度号，砂轮的磨粒参数包括磨粒平均直径、磨粒平均间距和磨粒密度。
8、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，根据砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵，包括：
9、根据砂轮的仿真特征参数将砂轮树脂层展开平铺，得到长方体基础模型；
10、根据长方体基础模型构建长方体空间矩阵，根据砂轮的磨粒参数将磨粒分配至所述空间矩阵中作为长方体空间矩阵的矩阵点，获得长方体空间磨粒矩阵。
11、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，包括：
12、采用随机算法将长方体空间磨粒矩阵中的磨粒以磨粒中心为基点在三维空间中随机移动，并同时将所述磨粒沿球体磨粒的纵向轴线随机旋转；
13、对磨粒的直径进行正态分布变更，获得分布调整后的长方体空间磨粒矩阵。
14、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验，包括：
15、将分布调整后的长方体空间磨粒矩阵中相邻磨粒的磨粒球心间距与所述相邻磨粒的半径之和进行比较；
16、当分布调整后的长方体空间磨粒矩阵中，所有相邻磨粒的磨粒球心间距大于所述相邻磨粒的半径之和，将所述分布调整后的长方体空间磨粒矩阵判定为通过磨粒干涉检验；
17、当分布调整后的长方体空间磨粒矩阵中，存在相邻磨粒的磨粒球心间距不大于所述相邻磨粒的半径之和，将所述分布调整后的长方体空间磨粒矩阵判定为未通过磨粒干涉检验，将相应磨粒的位置进行重新赋值调整，对经过重新赋值调整的长方体空间磨粒矩阵进行干涉检验，直至分布调整后的长方体空间磨粒矩阵通过磨粒干涉检验。
18、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，通过设置磨粒替换样式和磨粒替换比例对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换，包括：
19、创建内接于磨粒的多面体磨粒，为不同形态的多面体磨粒设置相对应的分配替换比例；
20、根据分配替换比例采用对应的多面体磨粒对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换。
21、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，对替换的磨粒进行差异化调整，包括：对长方体空间磨粒矩阵中的多面体磨粒进行仿真网格划分，对多面体磨粒的仿真网格尺寸进行差异化缩放，并对经过仿真网格尺寸差异化缩放的多面体磨粒进行分布调整，获得砂轮表面微观形貌模型。
22、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正，包括：
23、采集相对应的实际砂轮的特征数据，从采集的实际砂轮的特征数据中提取用于验证砂轮表面微观形貌建模的数据特征；
24、通过对提取的用于验证砂轮表面微观形貌建模的数据特征ai处理和训练获得ai计算模型，通过对获得的ai计算模型进行重复的交叉验证，获得效果评估模型；
25、将效果评估模型与砂轮表面微观形貌模型进行对比，当砂轮表面微观形貌模型与效果评估模型不一致，根据效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型中的磨粒进行修正。
26、优选的，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法中，根据效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型中的磨粒进行修正，包括：根据效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型中的磨粒进行样式、尺寸或位置修正。
27、根据本发明的第二方面，提供一种基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模系统，包括仿真建模服务端，所述建模服务端用于初始化仿真建模环境，根据砂轮样式确定砂轮的仿真特征参数和磨粒参数，根据砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵；对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验；通过设置磨粒替换样式和磨粒替换比例对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换，对替换的磨粒进行差异化调整，获得砂轮表面微观形貌模型；通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正。
28、根据本发明的第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明第一方面所述的方法。
29、综上，本发明基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法及系统，基于砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵，对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，并对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验，提高仿真建模的效率，降低仿真建模成本；通过采用多面体磨粒对球形磨粒随机替换并对替换的磨粒进行差异化调整，通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正，可以提高砂轮仿真建模的真实性、准确性和科学性。
1.基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，砂轮的仿真特征参数包括砂轮直径、砂轮宽度、砂轮树脂层高度、砂轮组织号以及砂轮粒度号，砂轮的磨粒参数包括磨粒平均直径、磨粒平均间距和磨粒密度。
3.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，根据砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵，包括：
4.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，包括：
5.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验，包括：
6.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，通过设置磨粒替换样式和磨粒替换比例对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换，包括：
7.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，对替换的磨粒进行差异化调整，包括：对长方体空间磨粒矩阵中的多面体磨粒进行仿真网格划分，对多面体磨粒的仿真网格尺寸进行差异化缩放，并对经过仿真网格尺寸差异化缩放的多面体磨粒进行分布调整，获得砂轮表面微观形貌模型。
8.根据权利要求1所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正，包括：
9.根据权利要求8所述的基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模方法，其特征在于，根据效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型中的磨粒进行修正，包括：根据效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型中的磨粒进行样式、尺寸或位置修正。
10.一种基于仿真的微观砂轮磨削加工工艺建模系统，其特征在于，所述系统包括仿真建模服务端，所述建模服务端用于初始化仿真建模环境，根据砂轮样式确定砂轮的仿真特征参数和磨粒参数，根据砂轮的仿真特征参数和磨粒参数构建长方体空间磨粒矩阵；对构建的长方体空间磨粒矩阵进行分布调整，对分布调整后的长方体空间磨粒矩阵进行磨粒干涉检验；通过设置磨粒替换样式和磨粒替换比例对通过干涉检验的长方体空间磨粒矩阵中的磨粒进行随机替换，对替换的磨粒进行差异化调整，获得砂轮表面微观形貌模型；通过采集相对应的实际砂轮的特征数据，构建效果评估模型，采用构建的效果评估模型对砂轮表面微观形貌模型进行评估和修正。
