專利名稱：一種激光切割工藝參數(shù)的管理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光切割工藝參數(shù)的管理方法。
背景技術：
為達到生產(chǎn)要求的切割質量，激光切割參數(shù)被限定在很窄的工藝區(qū)間，傳統(tǒng)的人工選擇、優(yōu)化切割工藝的方法更為困難。高質量的切割需求，對激光切割工藝規(guī)范的選取提出了更高的要求。目前對激光切割質量的優(yōu)化研究，多是探索切割工藝參數(shù)對切割表面質量的影響規(guī)律，并未在此基礎上建立健全完善的激光板材切割工藝數(shù)據(jù)庫以供選用，對激光切割參數(shù)管理的研究幾乎未見報道，這在一定程度上也阻礙了激光切割技術的應用推廣。為了促進激光切割技術的應用推廣，有必要建立激光切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫和完善的參數(shù)管理方法，減少編程時間，提高板材利用率。
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目前在激光切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫的研究方面，主要是基于模糊關系和網(wǎng)絡建立切割參數(shù)數(shù)據(jù)庫，在一定程度上提高了激光切割的自動化程度，提高了加工效率，但主要側重數(shù)據(jù)庫建立方面，對數(shù)據(jù)參數(shù)的管理涉及甚少。由于激光切割參數(shù)復雜多變，參數(shù)數(shù)據(jù)庫規(guī)模龐大，直接影響到實時控制的計算量。因此，僅建立激光切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，不能真正實現(xiàn)加工自動設定切割參數(shù)的問題。

發(fā)明內容
為解決以上技術上的不足，本發(fā)明提供了一種激光切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫的管理方法，能夠及時有效地調取實現(xiàn)激光切割質量的多目標優(yōu)化目的的工藝參數(shù)。本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的本發(fā)明的一種激光切割工藝參數(shù)的管理方法，包括以下步驟a.以影響激光切割質量的可調參數(shù)為變量，建立用以表示多目標優(yōu)化問題的多目標穩(wěn)健模型，利用遺傳算法獲得滿足穩(wěn)健條件的多個解，采用灰色關聯(lián)分析法對多個解進行數(shù)據(jù)處理，以獲得灰色關聯(lián)度最高的一個優(yōu)化解作為質量特征參數(shù)；b.利用上述方法求解激光切割不同加工材料狀態(tài)下的多目標穩(wěn)健模型，以相關聯(lián)的加工材料的特征信息、質量特征參數(shù)和可調參數(shù)作為一條記錄，建立由若干條記錄組成的參數(shù)管理數(shù)據(jù)庫；c.向參數(shù)管理數(shù)據(jù)庫中輸入一條包括加工材料的特征信息和質量特征參數(shù)在內的加工需求數(shù)據(jù)，利用加權模糊C-均值聚類算法，調取與該加工需求數(shù)據(jù)最匹配的一條記錄，并從該條記錄中輸出相關聯(lián)的可調參數(shù)作為加工控制數(shù)據(jù)。上述在步驟a、b、c中所述的可調參數(shù)包括激光功率、切割速度、輔助氣體壓力、噴嘴直徑、焦點位置、激光占空比和激光頻率的參數(shù)。上述步驟a、b中的多目標穩(wěn)健模型采用基于目標函數(shù)波動范圍的改進穩(wěn)健模型，如下設計變量=X=Iix1, X2, , X7]目標函數(shù)F(X) = Lf1(X), , f6 (X)]
約束條件=Xi=Xi0,i = I, 2, . . . , 7Afi0(x)L；^ Afi(X) ( A fi0(x)u, i=l, 2, . . . , 6其中，Xitl為第i個變量的設定值；A fiCI(x)L為第i個目標函數(shù)的波動值上界，A fi0(x)u為第i個目標函數(shù)的波動值下界。上述在步驟a中灰色關聯(lián)分析法對多個解進行數(shù)據(jù)處理包括以下步驟步驟I為多目標解的標準化計算；步驟2為灰色關聯(lián)系數(shù)的計算；步驟3為灰色關聯(lián)度的計算；步驟4為熵測量法計算質量特征權重。上述步驟I中采用的公式為望小特征參數(shù)
權利要求
1.一種激光切割工藝參數(shù)的管理方法，其特征在于，包括以下步驟 a.以影響激光切割質量的可調參數(shù)為變量，建立用以表示多目標優(yōu)化問題的多目標穩(wěn)健模型，利用遺傳算法獲得滿足穩(wěn)健條件的多個解，采用灰色關聯(lián)分析法對多個解進行數(shù)據(jù)處理，以獲得灰色關聯(lián)度最高的一個優(yōu)化解作為質量特征參數(shù)； b.利用上述方法求解激光切割不同加工材料狀態(tài)下的多目標穩(wěn)健模型，以相關聯(lián)的加工材料的特征信息、質量特征參數(shù)和可調參數(shù)作為一條記錄，建立由若干條記錄組成的參數(shù)管理數(shù)據(jù)庫； c.向參數(shù)管理數(shù)據(jù)庫中輸入一條包括加工材料的特征信息和質量特征參數(shù)在內的加工需求數(shù)據(jù)，利用加權模糊C-均值聚類算法，調取與該加工需求數(shù)據(jù)最匹配的一條記錄，并從該條記錄中輸出相關聯(lián)的可調參數(shù)作為加工控制數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求I所述激光切割工藝參數(shù)的管理方法，其特征在于在步驟a、b、c中所述的可調參數(shù)包括激光功率、切割速度、輔助氣體壓力、噴嘴直徑、焦點位置、激光占空比和激光頻率的參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求I所述激光切割工藝參數(shù)的管理方法，其特征在于所述步驟a、b中的多目標穩(wěn)健模型采用基于目標函數(shù)波動范圍的改進穩(wěn)健模型，如下設計變量X- [xd X2，· · ·，X7]目標函數(shù)F (X) = Lf1(X),, f6 (X)]約束條件Xi = xi0, 1 = 1,2,... ,7 Δ fi0 (X)L 彡 Δ fj (X) ( Δ fi0 (X)u, i=l, 2, . . . , 6 其中，Xitl為第i個變量的設定值；Afitl(X)L為第i個目標函數(shù)的波動值上界，Afi0(x)u為第i個目標函數(shù)的波動值下界。
4.根據(jù)權利要求I所述激光切割工藝參數(shù)的管理方法，其特征在于 在步驟a中灰色關聯(lián)分析法對多個解進行數(shù)據(jù)處理包括以下步驟步驟I為多目標解的標準化計算；步驟2為灰色關聯(lián)系數(shù)的計算；步驟3為灰色關聯(lián)度的計算；步驟4為熵測量法計算質量特征權重。
5.根據(jù)權利要求4所述激光切割工藝參數(shù)的管理方法，其特征在于 步驟I中采用的公式為 望小特征參數(shù) v * ⑷=ιτ^ιχΑ,Λ^-Λ )' max XXk ) - min >Λ (/: ) 望大特征參數(shù) ^ * =mill AV(Zv)' max Xi(k) - min Xi(k) 望中特征參數(shù) :AU⑷ I'max Α,,(々)-Χ(,,;(/0 其中，i = l，2，...，n;k=l，2，...，p 是第i個序列中的第k個元素的標準化值，Xob (k)是第k個質量特征的期望值，η是實驗次數(shù)，P是質量特征數(shù)； 步驟2采用的公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光切割工藝參數(shù)的管理方法，將遺傳算法和灰色關聯(lián)分析法相結合的混合方法用于激光切割質量的多目標優(yōu)化中，實現(xiàn)激光切割質量的多目標優(yōu)化，在此基礎上建立工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，在不影響控制性能的前提下縮小數(shù)據(jù)庫規(guī)模，基于加權模糊C-均值聚類算法實現(xiàn)激光切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫管理，是一種基于實時加工參數(shù)與數(shù)據(jù)庫存儲參數(shù)相似度的參數(shù)管理方法。有效減少了參數(shù)管理決策的計算量和計算時間，為高質量的激光切割提供了前提，提高了激光切割的自動化。
文檔編號G06F17/30GK102855326SQ201210342590
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者郝慧娟, 王茂勵, 郝鳳琦, 羅旋, 李娟 申請人:山東省計算中心