激光切割路径优化方法研究及应用

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1、分类号学号M201170437学校代码10487密级硕士学位论文激光切割路径优化方法研究及应用学位申请人：张青锋学科专业：机械电子工程指导教师：饶运清教授答辩日期：2014年1月14号万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchandApplicationofLaserCuttingPathOptimizationCandidate:ZHANGQingfengMajor:Mecha

2、tronicEngineeringSupervisor:ProfessorRAOYunqingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan.,2014万方数据华中科技大学硕士学位论文I万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要激光加工与现代数控技术相结合构成的高效加工设备，解决了很多传统设备无法完成的难题，在工业生产中发挥着不可替代的作用。面对经济发展对高端设备的迫切需求，高精度、高智能化将是数控激光切割技术发展的方向。激光切割路径优化问题，

3、则是其中迫切需要解决的问题之一。本文所研究的激光切割路径优化问题，以轮廓为切割单元时，可以归纳为激光切割空行程优化问题。本文借鉴以往学者对TSP问题的研究成果，同时又与现实激光切割路径优化的约束紧密结合。根据激光切割过程中空行程的特点，提出一种启发式方法来实现切割空行程最短的优化目标，然后又在启发式方法的基础之上采用改进的遗传算法来解决防碰撞、顺着切等工艺约束问题。为了保证零件的切割质量，对穿孔点位置和引入引出方式进行了优化，并通过对轮廓切割方向和轮廓间切割顺序进行优化来减少热变形对零件质量的影响。为了提高切割效率，需要改变以轮廓

4、为单元的切割方式，可以称它为激光切割轨迹优化问题。它需要考虑多个零件之间的桥接连割和链接切割（减少穿孔数量）、共边切割（减少切割长度）、微连接切割（改善零件热变形对切割质量的影响）等问题。针对上述不同的问题，提出了连接切割优化，共边下的穿孔点优化，微连接以及防翘起切割等方法，这些方法对切割效率的提升有着重要作用。在切割优化软件的开发应用方面，结合企业的实际需求，实现了包括零件库管理，下料管理，切割优化管理和输出模块在内的优化软件开发，通过在企业的应用，证明了软件的实用性。关键词：工艺约束，空行程，轨迹，切割路径优化，遗传算法II万

5、方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractEfficientprocessingequipmentcombinedwithLasercuttingtechnologyandmodernNCtechnology,solvemanydifficultproblemsthattraditionalequipmentcan’tsolveandplaysanirreplaceableroleinindustrialproduction.HigherprecisionandintelligencewillbethegoalsoftheCN

6、Clasercuttingtechnologytomeettheurgentneedofeconomicdevelopment.Lasercuttingpathoptimizationisoneoftheproblemsremaintobesolvedurgently.Theproblemoflasercuttingpathoptimizationthispaperresearchesoncanbesummarizedasthelasercuttingairtraveloptimization,whencontouristhecu

7、ttingunit.ThispapercombinestheresearchachievementsoftheTSPwiththelasercuttingoptimizationconstraintssimultaneously.Theheuristicmethodisproposedtoachieveashortercuttingpathfirstly,andthenthehybridgeneticalgorithmisputforwardbasedontheheuristicmethodtosolvetheproblemofc

8、ollision-avoiding,smooth-cuttingandsoon.Thispaperpresentstheoptimizationofpunchpointlocationandlead-inmethodtoguaranteetheSt