一种自动刨花的移动路径控制系统及控制方法与流程

本发明涉及刨花路径设计，更具体地说，本发明涉及一种自动刨花的移动路径控制系统及控制方法。

背景技术：

1、自动刨花机或类似刨花设备通过控制移动路径对长材刨花控制，以实现高效的刨花操作以实现控制，但是因为木材的不同纹理和状态，需要频繁改变移动路径，传统方法的响应速度较慢，难以满足快速变化的刨花设计和生产需求。

2、传统刨花机通常采用关键点示教或手动输入坐标点的方式进行路径规划，该方法可以适用于结构简单、规则的产品，对于复杂多变的刨花截面设计而言，机器人路径规划工作量尤其巨大，严重制约生产效率。

3、鉴于此，本发明提供了一种自动刨花的移动路径控制系统及控制方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种自动刨花的移动路径控制系统及控制方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种自动刨花的移动路径控制方法，包括以下步骤：

4、步骤一、基于刨花设计图构建刨花设计路径，将刨花设计路径与刨花木材进行匹配，提取刨花设计路径与刨花异常区域的重叠区域，并将重叠区域定义为刨花机移动范围的目标区域；

5、步骤二、刨花异常区域通过改进型非支配多目标遗传算法对可行性刨花路径求解；构建可行性刨花路径规划模型评估当前刨花异常区域的刨花质量，选取刨花异常区域的刨花质量最高数值对应的可行性刨花路径、刨花时间以及安全系数，从而确定刨花异常区域的第一移动路径；

6、步骤三、基于刨花设计路径逐个连接各个第一移动路径，得到目标区域的刨花移动路径，将刨花移动路径存储在刨花机对应的计算机数控程序中，根据设定的刨花移动路径进行刨花操作。

7、在一个优选的实施方式中，所述目标区域的获取逻辑为：

8、根据刨花设计图的要求创建刨花设计路径，刨花设计要求包括但不限于绘制刨花的轨迹、切削深度和切削角度；

9、根据刨花设计路径，使用cam软件生成数控程序，基于数控程序指导刨花机进行刨花操作；

10、将刨花木材信息基于图像分析技术生成刨花正常区域和刨花异常区域；

11、以刨花正常区域最大化的穷尽原理，将刨花设计路径设置在刨花木材进行匹配，根据刨花设计路径与刨花异常区域相叠加，以找到刨花设计路径与异常刨花区域的重叠部分，重叠区域为刨花机移动范围的目标区域。

12、在一个优选的实施方式中，刨花正常区域和刨花异常区域的获取逻辑为：

13、基于图像采集设备获取刨花木材表面获取实时图像数据，对实时图像数据进行预处理获得刨花木材信息，预处理包括但不限于去噪、灰度化和二值化，以便后续处理；

14、利用图像处理和机器学习技术将刨花木材信息划分为n个不同像素灰度值的木材区域；所述木材区域对应的像素灰度值，并设置正常木材像素阈值区间[pf1,pf2]，pf2大于pf1，其中，pf2为正常木材相对应的像素灰度值的最大值，pf1为正常木材相对应的像素灰度值的最小值，

15、若像素灰度值大于或等于pf1且小于或等于pf2，则对应的木材区域标识为刨花正常区域；

16、若像素灰度值小于pf1，且大于pf2,则对应的木材区域标识为刨花异常区域。

17、在一个优选的实施方式中，刨花异常区域包括像素位置数据和刨花数据；

18、所述像素位置数据包括所述刨花设计路径的定位区、刨花异常分区、刨花机通行路径节点；

19、所述刨花数据包括刨花起始节点、刨花终点节点和刨花时间。

20、在一个优选的实施方式中，可行性刨花路径的提取逻辑：

21、对刨花异常区域构建可行性刨花路径规划模型；通过改进型非支配多目标遗传算法对可行性刨花路径求解；

22、根据预设的k值，选择相应的动态更新方式来执行可行性刨花路径规划模型运算，比较在不同情境下各种动态规划更新方式的优劣，并根据优劣对比，获取不同情境下的可行性刨花路径的规划；

23、将所有的可行性刨花路径、刨花时间，以及可行性刨花的安全系数通过可行性刨花路径规划模型进行综合分析，以评估刨花异常区域的刨花质量；

24、并选取刨花异常区域的刨花质量最高数值对应的可行性刨花路径、刨花时间以及安全系数，从而确定刨花异常区域的第一移动路径。

25、在一个优选的实施方式中，所述刨花时间的计算考虑刨花异常区域刨花时需进行加减速产生的额外时间；所述安全系数根据可行性刨花路径上各节点安全度的平均值计算而得到，所述节点安全度由根据刨花异常区域内的每个像素数量与总像素的比值再结合每个像素与刨花设计路径的距离进行评估。

26、在一个优选的实施方式中，所述可行性刨花路径规划模型具体为：

27、构建可行性刨花路径规划模型，基于刨花木材信息明确刨花路径规划的约束条件，所述约束条件包括但不限于最小化刨花浪费、最大化刨花质量、最短刨花时间、最大刨削深度和最小刨削间隙；

28、将刨花路径规划的目标作为多个目标函数，根据目标函数值计算路径的刨花质量，实现遗传非支配排序算法的基本操作迭代执行遗传操作，直到满足终止条件；

29、选取刨花异常区域的刨花质量最高数值对应的可行性刨花路径、刨花时间以及安全系数。

30、在一个优选的实施方式中，k=[0,1,2,3]，k值对应选择动态更新方式为：

31、k=0：不做动态更新，基于静态数据进行刨花路径规划；

32、k=1：按时段动态更新，根据时间变化的木材情况进行刨花路径规划；

33、k=2：按关键节点动态更新，根据检测到的关键节点信息动态调整刨花路径规划；

34、k=3：按时空动态更新，结合时间和空间信息来更新刨花路径规划；

35、根据本发明的另一个方面，提供了一种自动刨花的移动路径控制系统，其基于上述的一种自动刨花的移动路径控制方法，包括：

36、目标区域识别模块，基于刨花设计图构建刨花设计路径，将刨花设计路径与刨花木材进行匹配，提取刨花设计路径与刨花异常区域的重叠区域，并将重叠区域定义为刨花机移动范围的目标区域；

37、局部路径规划模块，刨花异常区域通过改进型非支配多目标遗传算法对可行性刨花路径求解；构建可行性刨花路径规划模型评估当前刨花异常区域的刨花质量，选取刨花异常区域的刨花质量最高数值对应的可行性刨花路径、刨花时间以及安全系数，从而确定刨花异常区域的第一移动路径；

38、路径控制模块，基于刨花设计路径逐个连接各个第一移动路径，得到目标区域的刨花移动路径，将刨花移动路径存储在刨花机对应的计算机数控程序中，根据设定的刨花移动路径进行刨花操作。

39、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；

40、所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，执行上述的一种自动刨花的移动路径控制方法。

41、本发明一种自动刨花的移动路径控制系统及控制方法的技术效果和优点：

42、本发明根据刨花设计图创建刨花设计路径，确保它与设计要求一致，其作为刨花移动路径的对照组，可以帮助优化木材的刨削过程，减少刨花浪费，提高材料利用率，这有助于降低原材料成本；精确的刨花设计可以确保刨花的质量和一致性，减少次品率，并提高产品的外观和性能，提高了产品的可追溯性，还可以提高木材刨花的生产速度，从而提高生产线的效率，减少生产时间，减少对人工操作的依赖，降低人工成本，并减少了操作员的劳动强度。