激光切割工艺路径的双向蚁群算法优化

发布时间：2025-05-08 02:42

　　 为了减少激光切割过程中的空行路程和切割时间,提出了基于广义旅行商模型和双向蚁群算法的激光切割工艺路径优化方法。建立了切割轮廓和特征点的概念,基于切割轮廓和特征点建立了优化切割路径的广义旅行商模型。提出了双向蚁群算法,在传统蚁群算法中加入了新的引导信息,针对激光切割路径的特殊性,对正向和反向搜索蚁群的引导信息进行了不同的设计;为了防止出现"打刀"问题,规定了备选城市集合的确定规则。在排样完毕的板材上进行验证,与传统蚁群算法规划的切割路径相比,双向蚁群算法规划的切割路径的空行路程减少了16.44%、切割时间减少了3.18%,证明了双向蚁群算法的有效性和优越性。

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【部分图文】：

图1 激光切割过程示意图

激光切割过程为:从机床原点出发，到达第1个切割环起止点，完成切割后，激光头运动到下一个切割环起止点，直至完成所有零件的切割。激光切割过程如图1所示，图1所示的板材上排样了零件1和零件2，零件1具有两个轮廓(轮廓1和轮廓2)，零件2具有一个轮廓，即轮廓3。A点为轮廓1的切割起止点，....

图2 特征点选取方法

为了在轮廓上规划切割起止点，需要在轮廓上定义特征点作为切割起止点的备选点位。轮廓特征点按照以下两个原则确定:(1)闭环由圆、圆弧、线段3个基本元素组成，各元素之间的连接点为特征点;(2)根据零件大小和规划的需要，线段的1/2点、1/4点、圆弧的半分点、圆的8等分点等均可作为特征点....

图3 两个种群蚁群算法备选集合的确定规则

对于图1所示的零件1，若先切割轮廓2，再切割轮廓1，那么激光头由轮廓1的A点行驶至轮廓3的C点时，必然要经过已切割轮廓2，具有发生“打刀”的风险，由此可以看出:对于具有子轮廓的零件，应先切割子轮廓，再切割父轮廓，才能避免“打刀”问题的发生。根据以上分析，对零件轮廓的切割优先权进行....

图4 排样完毕的板材

本次实验的实验平台为:操作系统为WindowsWin7,CPU2.5GHz,2GRAM，开发软件为VisualC++6.0。实验对象为排样完毕的待切割板材，板材的尺寸为3000mm×1800mm×3mm，在此板材上排样了28个零件，如图4所示。图4中编号相同的零件....

本文编号：4044195