一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法及系统与流程

本发明涉及加工钻孔领域。更具体地，本发明涉及一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法及系统。

背景技术：

1、随着人民生活水平的不断提高，对居住环境和家具的要求也随之提高，很多开发商新建的小区楼盘都是以精装房来交楼，几乎都会采用统一标准的定制板式家具，因此定制板式家具行业得到蓬勃发展。

2、在板式家具生产过程中往往需要将各种规格不同的木质板件进行拼接，以组装成一个整体，但是组装过程中，有一部分木质工件是需要钻孔的，钻孔的目的一般是为了在木质工件上安装其他部件，或者为了更快更好的对家具进行组装。

3、当前对家具工件进行钻孔的设备一般都包括有龙门、机头和夹手三个部分，他们一般都可以进行独立移动。不同的钻孔动作排序需要龙门、机头或夹手不同的移动方案，从而导致他们需要移动不同的距离或产生不同的移动次数，进而影响整个钻孔时间和效率。因此不同排列的钻孔动作顺序会导致不同的钻孔效率。

4、公开号为“cn112462688a”，名称为“针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法、系统、装置、处理器及其存储介质”的专利申请文件，公开了：

5、一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，所述的方法包括以下步骤：（1）进行板材元素分区预处理；（2）根据分区结果输出多个备选的夹持位置；（3）根据评价函数得到各项指标的最优解和最劣解，计算每个夹持策略下与最优解和最劣解的贴近程度，并评价整体夹持策略的优劣；（4）根据夹持方案与夹持评价，将分数最高的夹持方案作为最终选择的夹持方案。

6、上述加工钻孔方法更多只是考虑夹持位置对钻孔刀路规划的影响，无法有效提升钻孔效率。

技术实现思路

1、为解决现有技术中加工钻孔效率低下的问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、在第一方面中，本发明提供一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，包括：

3、获取工件所需的所有钻孔动作，根据生成规则生成初始种群，所述初始种群中包括至少两个钻孔动作排序方案，每个钻孔动作排序方案包含所有钻孔动作；计算所述初始种群中每个钻孔动作排序方案的适应度值；其中，所述适应度值与钻孔动作总时长反相关；响应于不满足终止规则，迭代地对所述初始种群中的钻孔动作排序方案进行选择、交叉和变异操作，并且计算适应度值，直至满足终止规则，将最大适应度值对应的钻孔动作排序方案作为最优钻孔动作排序方案。

4、有益效果：通过将遗传算法应用于工件钻孔动作排序中，并对遗传算法中的适应度函数进行了改进，从而可以从多种钻孔动作排序方案中得到耗时最短的方案，进而提高了工件钻孔的效率。

5、优选的，所述适应度值与钻孔动作总时长反相关，包括：计算所述适应度值的适应度函数为钻孔动作总时长的反比例函数。

6、优选的，所述钻孔动作总时长包括龙门动作时长和机头动作时长。

7、优选的，所述钻孔动作总时长包括龙门动作时长、机头动作时长和换夹手动作时长。

8、有益效果：通过龙门动作时长、机头动作时长和换夹手动作时长可以得到整个钻孔设备对工件钻孔时较为准确的钻孔动作总时长，从而能够得到准确的适应度值。

9、优选的，所述换夹手动作时长的计算方法包括：获取每个钻孔动作对应的夹手安全区域；利用每个钻孔动作对应的夹手安全区域，对当前钻孔动作排序方案中相邻钻孔动作的夹手安全区域连续求交集，得到换夹手的次数，从而得到换夹手动作时长。

10、有益效果：通过利用每个钻孔动作对应的夹手安全区域，对当前钻孔动作排序方案中相邻钻孔动作的夹手安全区域连续求交集，可以得到在当前方案下最少的换夹手动作次数，从而得到在当前钻孔动作排序方案下效率最高的钻孔方案。

11、优选的，所述方法还包括：获取每个钻孔动作对应的夹手安全区域；利用每个钻孔动作对应的夹手安全区域，对所述最优钻孔动作排序方案中相邻钻孔动作的夹手安全区域连续求交集，得到最优夹手安全区域；根据所述最优钻孔动作排序方案和所述最优夹手安全区域对所述工件钻孔。

12、有益效果：综合最优钻孔动作排序方案和最优夹手安全区域两方面优势，可以对工件更快更安全的钻孔。

13、优选的，所述终止规则，包括以下至少一个规则：终止规则一、所述初始种群中最大适应度值大于第一阈值；终止规则二、在连续n次迭代中，每次迭代的初始种群中最大适应度值与所有迭代中的最大适应度值的差值小于第二阈值，所述n为预设的第一数字；终止规则三、所述迭代次数达到m，其中m为预设的第二数字。

14、优选的，所述生成规则，包括以下至少一个规则：

15、生成规则一、固定所述工件所需的所有钻孔动作中的第一动作，再随机生成所述钻孔动作排序方案；生成规则二、固定所述工件所需的所有钻孔动作中的第一动作，再利用贪心算法生成所述钻孔动作排序方案；生成规则三、对所述工件所需的所有钻孔动作随机排序；生成规则四、随机选取所述工件所需的所有钻孔动作中的第一动作，再利用贪心算法生成所述钻孔动作排序方案。

16、优选的，所述响应于不满足终止规则，迭代地对所述初始种群中的钻孔动作排序方案进行选择、交叉和变异操作，包括：

17、基于所述初始种群中的钻孔动作排序方案的适应度值，根据轮盘赌算法对钻孔动作排序方案进行选择，得到第一种群；

18、随机获取交叉点位，对所述第一种群中的钻孔动作排序方案进行顺序交叉得到第二种群；预设随机变异概率，对所述第二种群中的钻孔动作排序方案进行随机变异得到第三种群作为初始种群。

19、有益效果：通过对所述初始种群中的钻孔动作排序方案进行选择、交叉和变异操作，可以自己生成新的钻孔动作排序方案，扩大整个钻孔动作排序方案的范围，从而可以在更大范围内筛选出效率更高的钻孔动作排序方案。

20、在第二方面中，本发明还提供一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的系统，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法。

21、本发明的有益效果在于：本发明通过将遗传算法应用于工件钻孔动作排序中，并对遗传算法中的适应度函数进行了改进，从而可以从多种钻孔动作排序方案中得到耗时最短的方案，进而提高了工件钻孔的效率。

技术特征：

1.一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述适应度值与钻孔动作总时长反相关，包括：计算所述适应度值的适应度函数为钻孔动作总时长的反比例函数。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述钻孔动作总时长包括龙门动作时长和机头动作时长。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述钻孔动作总时长包括龙门动作时长、机头动作时长和换夹手动作时长。

5.根据权利要求4所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述换夹手动作时长的计算方法包括：

6.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述终止规则，包括以下至少一个规则：

8.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述生成规则，包括以下至少一个规则：

9.根据权利要求1所述的基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法，其特征在于，所述响应于不满足终止规则，迭代地对所述初始种群中的钻孔动作排序方案进行选择、交叉和变异操作，包括：

10.一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的系统，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1-9任一项所述基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法。

技术总结
本发明涉及加工钻孔领域，尤其涉及一种基于遗传算法确定工件钻孔顺序的方法及系统。该方法包括：获取工件所需的所有钻孔动作，根据生成规则生成初始种群，所述初始种群中包括至少两个钻孔动作排序方案，每个钻孔动作排序方案包含所有钻孔动作；计算所述初始种群中每个钻孔动作排序方案的适应度值；其中，所述适应度值与钻孔动作总时长反相关；响应于不满足终止规则，迭代地对所述初始种群中的钻孔动作排序方案进行选择、交叉和变异操作，并且计算适应度值，直至满足终止规则，将最大适应度值对应的钻孔动作排序方案作为最优钻孔动作排序方案。本发明有效解决了现有技术中加工钻孔效率低、耗时长的问题。

技术研发人员：蔡建发,曾晶,刘超,陈宏,何建勇
受保护的技术使用者：南兴装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19