基于遺傳算法的激光打孔路徑優(yōu)化

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1、第24卷第6期機電工程Vo.l24No.62007年6月MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGMAGAZINEJun.2007基于遺傳算法的激光打孔路徑優(yōu)化張禮兵,吳婷,袁根福,閆興書(安徽建筑工業(yè)學院機械與電氣工程系,安徽合肥230601)摘要:針對目前激光打孔過程中存在的問題,采用遺傳算法對激光打孔路徑進行優(yōu)化。建立了路徑優(yōu)化目標函數(shù)模型,對激光打孔路徑優(yōu)化總體設(shè)計,遺傳算法的實現(xiàn)所需要的適應(yīng)度函數(shù)、選擇算子、交叉算子、變異算子等遺傳操作進行了說明,并通過實例說明,采用遺傳算法對激光打孔路徑進行優(yōu)化

2、,可以顯著地提高激光打孔加工效率。關(guān)鍵詞:激光打孔;遺傳算法;路徑優(yōu)化中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1001-4551(2007)06-0077-03PathoptimizationonlaserdrillingbasedongeneticalgorithmZHANGL-ibing,WUTing,YUANGen-fu,YANXing-shu(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,AnhuiInstituteofArchitecture&Industry,He

3、fei230601,China)Abstract:Basedontheproblemoflaserdrillingprocessatpresent,pathoflaserdrillingwasoptimizedusinggeneticalgo-rithm.Objectivefunctionofpathoptimizationwasconstructed,theframeofpathoptimizationwasdesigned.Fitness,selec-tionoperator,crossoveroperator,mutati

4、onoperatorofgeneticalgorithmwereallexplained.Andbyanexample,thepathoptimizationonlaserdrillingbasedongeneticalgorithmcanimprovethemachiningefficiencyevidently.Keywords:laserdrilling;geneticalgorithm(GA);pathoptimization0前言1建立目標函數(shù)激光加工作為一種新型的加工方法,具有一般激光打孔問題可描述為:激光頭從加工起

5、始點機械加工方法無法比擬的優(yōu)勢。激光打孔已廣泛應(yīng)出發(fā),不重復(fù)、不遺漏地加工完所有孔,然后再回到用于飛機、汽車、制藥、化工等多個行業(yè)。但是,在確起始點。這對數(shù)控編程而言,就存在如何安排孔的定激光打孔路線方面,即使采用現(xiàn)有的自動編程軟加工順序,使激光頭所移動時間最短,即所謂最佳加件系統(tǒng),仍然憑借編程人員的經(jīng)驗或依據(jù)某種規(guī)則工路線的問題。這一問題可歸結(jié)為TSP問題,其中(如x方向優(yōu)化、y方向優(yōu)化或采用某一算法等方激光頭扮演了旅行商的角色,而最佳走刀路線的目法)來確定打孔路線,這種鉆孔加工路線往往并不標函數(shù)可選為激光頭的空行程最短。根據(jù)

6、上面的描是最佳打孔路徑。因此,研究激光打孔路徑優(yōu)化問述,以激光頭的空行程最短為目標函數(shù),建立數(shù)學模題對激光加工具有重要的現(xiàn)實意義。型,該數(shù)學模型可描述為:假設(shè)所加工孔的個數(shù)為遺傳算法是一種新的全局優(yōu)化搜索算法。它具n,通過n個孔并且每一個孔只經(jīng)過一次的排列X=有/生成+檢測0迭代過程的搜索算法。該算法具(v1,v2,,,vn),使得:n-1有科學性、先進性和實用性,非常適合用在多參數(shù)的[1-3]Td=Ed(vi,vi+1)+d(v1,vn)(1)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計中。i=1本研究針對目前激光打孔過程中存在的問題,討取最小值。論了采

7、用遺傳算法對激光打孔路徑進行優(yōu)化的方法。式(1)中d(vi,vi+1))孔vi到孔vi+1的距離。收稿日期:2007-01-04基金項目:安徽省教育廳自然科學研究資助項目(2006KJ015C);安徽省高等學校青年教師科研資助項目(2005jq1143)作者簡介:張禮兵(1974-),男,安徽金寨人,主要從事CAD/CAM方面的研究。#78#機電工程第24卷3.2選擇算子2激光打孔路徑優(yōu)化總體設(shè)計選擇算子采用適應(yīng)度比例方法,在該方法中各采用遺傳算法對激光打孔路徑進行優(yōu)化時,孔的個個體的選擇概率和其適應(yīng)度的值成比例。信息主要有x、

8、y坐標,直徑和孔的位置4個參數(shù),采用其數(shù)學模型描述為:設(shè)群體大小為n,其中個體孔的位置信息來標識孔,因此,在激光打孔路徑優(yōu)化i的適應(yīng)度值為fi,則i被選擇的概率Psi為:過程中,可以采用實數(shù)編碼的方法。激光打孔路徑優(yōu)n化程序設(shè)計模塊主要由編碼、選擇、交叉和變異等