基于蚁群算法下钣金件数控切割路径规划的分析

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于蚁群算法下钣金件数控切割路径规划的分析　　摘要：钣金件制造环节中，关键环节之一即为数控切割，成批制造环境下，后续加工若想顺利开展，要求数控切割能够快速、高效、合理的进行，为满足此种要求，本文在蚁群算法基础上，分析了科学规划钣金件数控切割路径的具体方法。数控切割过程中，合理规划加工路径后，喷嘴空行程距离可以显著减少，机床加工效果得到提升，由此可见，本文利用蚁群算法优化切割路径具有十分重要的现实意义。　　关键词：蚁

2、群算法；钣金件；数控切割；路径规划　　DOI：//　　1蚁群算法　　20世纪90年代，等人首先提出蚁群算法，也叫蚁群系统。旅行商问题利用蚁群算法成功求解后，其他领域中相继引入该算法。蚁群中所有蚂蚁出现的集体行为就属于信息正反馈现象，即单位时间内越多的蚂蚁通过某条路径，越能证明该线路具有更好的可用性，后来者也就具备越大的该条路径选择概率。基于蚂蚁群的集体行为，提出蚂蚁算法，能够良好的解决旅行商问题，而且蚂蚁算法鲁棒性比较强。　　2基于蚂蚁算法的钣金件数控切割路径规划方法　　建立切割路径数学模型为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特

3、色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　钣金件数控切割时，为将切割效率提升，并达到节省钣金件的目的，通常会把多个零件排列在一块钣金件上，此时，要以零件具体情况、钣金件大小等相关因素为依据，对零件进行最优化排列。实践证明，采取混排方式，钣金材料利用率、数控切割效率均可得到提升。　　本文建立切割路径数学模型时，以图1为例，首先定义钣金零件轮廓。图1中，零件有2种，共14

4、个，划分其中几何元素后，层次分为3个：第一为内部共边层次，即蓝色实体部分，共有8个；第二为内轮廓层次，即红色实体部分，共有39个；第三为外轮廓层次，即黑色实体部分，共7个。无论零件排列方式为何种，均必须要切割内部共边及封闭的内外环，因此，不管切割开始点为哪个位置，共边、内外环长度均不会发生变化，也就是路径优化问题不存在[1]。因共边顶点有两个，打孔点可能会存在两个，站在切割工艺角度，内外环上并不具备唯一的打孔点，任一顶点都可能是打孔点。假设，有w个共边、p个内环、q个外环，任一内环i上共有N个顶点，任一外环j上共有M个顶点，切割层次划分之后，优化算法中，需考虑的切割路径总条数数量巨大。　　

5、确定打孔点　　加工路径规划之前，要对共边、内外环的打孔点做出确定，确定的打孔点应具备唯一性。蚂蚁算法基础上，依据以下步骤确定[2]：　　第一，出发点为编程零点P0，P0=Pk，P={P0}；为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　第二，在内部，所有共边直线段I对应的顶

6、点集V全部遍历，将顶点集V中与Pk距离最短的顶点Pi找到，同时，在打孔点集Q中加入顶点Pi，Pi=Pk，之后，Pi及其对应的直线段在共边直线段I集中删除；　　第三，选出未被访问的内部共边I，将其对应顶点集依次遍历，使本层次的打孔点全部呈现出来，同时，向打孔点集Q中加入这些打孔点，Q=P；　　第四，按照共边打孔点确定步骤，确定内环、外环的打孔点。　　规划加工路径　　打孔点确定之后，按照蚂蚁算法原理，对加工路径做出优化。　　第一步，迭代步数或搜索次数←0；；，在n个顶点上放置m只蚂蚁；　　第二步，在tabuk中放置k只蚂蚁的初始打孔点号；　　第三步，按照公式，求出概率，将下一步应到达的打孔点确

7、定，向打孔点j处移动第k只蚂蚁，并在tabuk中插入J；　　第四步，将第k只蚂蚁行走的全部路径长度Lk计算出来，并进行最短路径的更新；　　第五步，按照更新方程，完成信息激素浓度的更新；为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，