二維石材鋸切割路徑優(yōu)化問題研究.pdf

1、隨著石材行業(yè)的興起以及石材產(chǎn)品需求量的日益漸增，各企業(yè)對石材加工效率提升的要求越來越高。為了提升加工效率，切割路徑自然成了眾多學(xué)者研究的對象。一條的好切割路徑，使得企業(yè)直接在不增加成本的基礎(chǔ)上就能提升加工效率。因此，尋找最優(yōu)切割路徑，意義重大。
　　為了研究石材鋸切割路徑優(yōu)化這一問題，本文先介紹了石材橋式切割機的結(jié)構(gòu)和功能，并分析了鋸切割的工藝流程。由于鋸加工過程中涉及到刀具旋轉(zhuǎn)角度大小的問題，且刀具旋轉(zhuǎn)角度耗時與角度的大小成正比

2、關(guān)系。區(qū)別于基于空走行程最短的切割路徑優(yōu)化，本文提出了一種基于加工時間最短的切割路徑優(yōu)化算法。為了建立基于加工時間最短的切割路徑優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，本文分析了鋸切割過程中的刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角，引入圖案內(nèi)刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角和圖案間刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的概念，并分析了完整切割路徑的組成部分以及各部分加工時間的決定因素，最終得到數(shù)學(xué)模型。
　　分析模型可知，切割路徑優(yōu)化問題實質(zhì)上是一個組合優(yōu)化問題。結(jié)合組合優(yōu)化問題解空間的特點，本文采用分步求解的思想對切割路徑優(yōu)

3、化問題進行求解，通過分步思想實現(xiàn)問題簡化，并加速求解。第一步通過采用本文提出的一種最小內(nèi)角法，確定各圖案的切割起止點。第二步采用遺傳算法求解所有已確定切割起止點的圖案的切割順序，最終實現(xiàn)切割路徑的優(yōu)化。最小內(nèi)角法為一種啟發(fā)式算法，它是以各圖案內(nèi)刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角最小為原則來確定切割起止點的一種方法，能快速的確定各圖案的起止切割點。結(jié)合圖案間刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角和刀具水平空走行程對圖案切割順序的共同約束，對遺傳算法進行設(shè)計。以刀向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角所耗時間和刀具

4、水平空走所耗時間之和的倒數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)，對不同的切割順序進行評價;以單點部分交叉算子進行配對交叉操作，以隨機位置基因互換的方式對個體進行變異操作。在MATLAB軟件中，實現(xiàn)實例切割路徑優(yōu)化仿真求解。將得到的結(jié)果與采用最鄰近算法確定圖案切割起止點，再采用蟻群算法確定圖案切割順序的切割路徑進行對比分析，采用本文算法得到的基于加工時間最短的切割路徑的部分加工時長是基于空走行程最短的切割路徑的部分加工時長的88.9％，證明了本文提出算法的有效性