[发明专利]一种雕刻机轨迹的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种雕刻机轨迹的优化方法，包括对给定轨迹的处理方法与对处理后的轨迹的优化方法。

背景技术

雕刻机就是用机器代替人工进行雕刻的设备，其相当于一种钻、铣结合的加工设备。市面上的雕刻机都是直接执行由CAM软件生成的雕刻轨迹，其加工效率深受CAM软件生成的加工轨迹的质量的影响，而这些CAM软件通常是由专业的软件公司开发，雕刻机的生产商难以通过CAM改变加工轨迹的质量。因此，雕刻机系统在执行加工轨迹时，先对加工轨迹进行优化处理就显得非常有必要了。

发明内容

本发明的目的是提供了一种雕刻机轨迹的优化方法，包括对给定轨迹的处理方法与对处理后的轨迹的优化方法。其中对给定轨迹的处理方法解决了将轨迹数据转化为可以进行算法优化的数学模型问题，对处理后的轨迹的优化方法解决了对给定轨迹的排序优化问题。本发明具有灵活实用的特点，旨在大大提高了上述雕刻机系统的加工效率。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种雕刻机轨迹的优化方法，包括步骤：

(1)将给定加工轨迹转化成广义旅行商模型；

(2)采用改进蚁群算法求解对应的广义旅行商模型，得到最短路径及其所对应的加工轨迹顺序。

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

(11)将所有给定加工轨迹的上插补点作为广义旅行商模型中的“城市”，每条轨迹作为“城市群”进行保存并编号；

(12)计算各个城市之间的距离，并根据各城市之间的距离求取各城市的邻域；

(13)对当前城市到这些邻域城市的信息素进行初始化。(信息素浓度的大小表征路径的远近)进行加强。

进一步地，所述步骤(2)具体包括：

(21)初始化改进蚁群算法中的各个参数，包括：蚂蚁数目m、传统蚁的比例p、城市群数N_group、循环总次数N、前期阶段循环次数为N′、初始时刻各路径信息素含量τ_o、信息启发因子α、期望启发因子β、信息素强度Q、挥发系数ρ；

(22)初始化蚁群，每只蚂蚁k随机选择一个城市群，然后在该城市郡中随机选择一个城市作为出发点，将该城市加入到蚂蚁路径path_k中，而将蚂蚁所在的城市群中的所有城市加入到禁忌表tabu_k中；

(23)每只蚂蚁根据自身所属的蚁种与所处的阶段，计算所有可达城市的转移概率，并以轮盘赌法则选择下一个可达的城市，并将其加入到蚂蚁路径path_k中，将蚂蚁所在的城市群中的所有城市加入到禁忌表tabu_k中；

(24)计算每只蚂蚁的路径中的空行程，选择本次迭代中空行程最短的蚂蚁作为最优蚂蚁并与历次迭代中的最优蚂蚁作比较，选择其中最优蚂蚁，更新各路径上的信息素，并进行下一次迭代；

(25)如果迭代次数为N，则结束算法，输出最优结果，否则重复步骤(23)与步骤(24)。

本发明通过将轨迹数据转化为可以进行算法优化的数学模型后，采用改进的蚁群算法对轨迹数据进行优化，解决了对给定轨迹的排序优化问题，加快收敛速度的同时也保证了最优解的精度，具有灵活实用的特点，大大提高了雕刻机的加工效率。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

将在CAM软件中生成的雕刻机加工轨迹输入到上位机中，上位机的对加工轨迹的处理方式如下：

一种雕刻机轨迹的优化方法，包括步骤：

(1)将所有加工轨迹的上插补点作为广义旅行商模型中的“城市”，存放于一个列表(list)数据结构中，将根据其所在列表中的序号进行编号；

(2)采用改进蚁群算法求解对应的广义旅行商模型，得到最短路径及其所对应的加工轨迹顺序。

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

(11)将所有给定加工轨迹的上插补点作为广义旅行商模型中的“城市”，每条轨迹作为“城市群”进行保存并编号；

(12)计算各个城市之间的距离，并根据各城市之间的距离求取各城市的邻域；

(13)对当前城市到这些邻域城市的信息素进行初始化。(信息素浓度的大小表征路径的远近)进行加强。

进一步地，所述步骤(2)具体包括：