CN112070282B - 一种阵列式排钻加工优化方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种阵列式排钻加工优化方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阵列式排钻加工优化方法、装置、设备及存储介质，包括接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理，能够使得加工次数较少，排钻移动距离较短，提高排钻的加工效率。

Description

一种阵列式排钻加工优化方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及排钻加工优化领域，特别涉及一种阵列式排钻加工优化方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前，排钻机主要应用于板式材料打孔，通过布置多排钻头，协调打孔，相比单钻头机器，可提高加工效率。现有排钻机钻头安装方式主要有直线式和阵列式两种，其中直线式将钻头以直线形式安装，适用于孔位为直线排列的板式材料加工，但当孔位排列不是直线时，直线式排钻机加工效率就会直线下降；阵列式将钻头以阵列形式安装，钻头呈现面结构，对孔位任意排列的板式材料都可提高加工效率，但阵列式相对直线式钻头数量更多，结构更加复杂，因而加工方案更加复杂。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种阵列式排钻加工优化方法，能够使得加工次数较少，排钻移动距离较短，提高排钻的加工效率。
本发明还提出一种应用上述阵列式排钻加工优化方法的阵列式排钻加工优化装置。
本发明还提出一种应用上述阵列式排钻加工优化方法的阵列式排钻加工优化设备。
本发明还提出一种应用上述阵列式排钻加工优化方法的计算机可读存储介质。
根据本发明第一方面实施例的阵列式排钻加工优化方法，包括：
接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；
根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理。
根据本发明实施例的阵列式排钻加工优化方法，至少具有如下有益效果：首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
根据本发明的一些实施例，所述阵列式排钻包括第一排钻包和第二排钻包。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息，包括：
根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息，利用排钻加工优化算法进行计算优化处理，得到排钻加工信息。
根据本发明的一些实施例，所述排钻优化算法表示为：
Figure BDA0002643543140000021
所述排钻优化算法的约束条件表示为：
Figure BDA0002643543140000022
Figure BDA0002643543140000023
Figure BDA0002643543140000024
Figure BDA0002643543140000025
ki,j∈Rx,i,j,pi,j∈RA,i,j,qi,j∈RB,i,j
i＝1,2,…,M
j＝1,2,…,N
其中，J为排钻加工优化指标；M为加工次数；N为排钻数量；Rx,i,j表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的所有可行位置集合；RA,i,j、RB,i,j分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的所有可行位置集合；lx表示排钻间x方向最小间距；ly表示第一排钻包和第二排钻包间y方向最小间距；
Figure BDA0002643543140000031
表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的可行位置集合Rx,i,j中的第ki,j个位置；
Figure BDA0002643543140000032
分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的可行位置集合RA,i,j、RB,i,j中的第pi,j和第qi,j个位置；
Figure BDA0002643543140000033
表示第i次加工中的第j个排钻在
Figure BDA0002643543140000034
位置且其第一排钻包和第二排钻包分别在
Figure BDA0002643543140000035
和
Figure BDA0002643543140000036
位置处可加工的孔位数量；n表示全部需要加工的孔位总数；(Exi,j,Eyi,j,A,Eyi,j,B)表示第i次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置；(Ex0,j,Ey0,j,A,Ey0,j,B)表示第1次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置。
根据本发明的一些实施例，所述排钻优化算法也表示为：
Figure BDA0002643543140000037
其中，顺序求解i＝1,2,…,M时的最大
Figure BDA0002643543140000038
且在Ji最大下求使得J最小的ki,j，pi,j，qi,j。
根据本发明第二方面实施例的阵列式排钻加工优化装置，包括：
接收单元，用于接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；
处理单元，用于根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
操作单元，用于基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理。
根据本发明的一些实施例，所述接收单元、所述处理单元和所述操作单元依次连接。
根据本发明的一些实施例，所述接收单元为键盘输入单元或者触控输入单元。
根据本发明实施例的阵列式排钻加工优化装置，至少具有如下有益效果：首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
根据本发明第三方面实施例的阵列式排钻加工优化设备，能够应用本发明上述第一方面实施例的阵列式排钻加工优化方法。
根据本发明实施例的阵列式排钻加工优化设备，至少具有如下有益效果：首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
根据本发明第四方面实施例的计算机可读存储介质，能够应用根据本发明上述第一方面实施例的阵列式排钻加工优化方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一的一种阵列式排钻加工优化方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一的一种阵列式排钻加工优化方法中的阵列式排钻的运行示意图；
图3为本发明实施例二的一种阵列式排钻加工优化装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三的一种阵列式排钻加工优化设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
实施例一
参照图1，本发明实施例一提供了阵列式排钻加工优化方法，其中的一种实施例包括但不限于以下步骤：
步骤S100，接收待加工孔位信息和排钻钻头信息。
在本实施例中，本步骤接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，是排钻加工优化处理的基础前提。
步骤S200，根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息。
在本实施例中，本步骤根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息，基于最优算法的原则，根据待加工孔位信息，计算出每个排钻钻头工作的时候的运动轨迹，从而得到相应的排钻加工信息。
步骤S300，基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理。
在本实施例中，本步骤基于上述得到的排钻加工信息，从而可以控制排钻进行加工处理，使得每个排钻钻头可以按照最佳工作路径进行运动，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了排钻的加工效率。
参照图2，在本实施例中，阵列式排钻设置有第一排钻包400和第二排钻包500。阵列式排钻具有多排排钻，每排排钻可在X方向移动，且每排分第一排钻包400和第二排钻包500两套可独立在Y方向移动的排钻包。本发明可以保证根据XY面上需要加工的孔位，在保证每个排钻包处于定义的可行区域内且相互不碰撞的条件下，自动配置每一个排钻包的加工位置，当一次配置所有排钻包(加工一次)不能全部加工所有孔位时，又自动多次配置排钻包位置(再次加工)，并可保证加工次数少，排钻包移动距离小，从而提高加工效率。
本实施例的步骤S200中，可以包括但不限于以下步骤：
根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息，利用排钻加工优化算法进行计算优化处理，得到排钻加工信息。
在本实施例中，本步骤根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息，利用排钻加工优化算法进行计算优化处理，计算出每个排钻钻头的最佳工作路径。
在本实施例中，排钻加工优化算法可表示为：
Figure BDA0002643543140000071
排钻加工优化算法的约束条件可表示为：
Figure BDA0002643543140000072
Figure BDA0002643543140000073
Figure BDA0002643543140000074
Figure BDA0002643543140000075
ki,j∈Rx,i,j,pi,j∈RA,i,j,qi,j∈RB,i,j
i＝1,2,…,M
j＝1,2,…,N
其中，J为排钻加工优化指标；M为加工次数；N为排钻数量；Rx,i,j表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的所有可行位置集合；RA,i,j、RB,i,j分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的所有可行位置集合；lx表示排钻间x方向最小间距；ly表示第一排钻包和第二排钻包间y方向最小间距；
Figure BDA0002643543140000076
表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的可行位置集合Rx,i,j中的第ki,j个位置；
Figure BDA0002643543140000077
分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的可行位置集合RA,i,j、RB,i,j中的第pi,j和第qi,j个位置；
Figure BDA0002643543140000078
表示第i次加工中的第j个排钻在
Figure BDA0002643543140000081
位置且其第一排钻包和第二排钻包分别在
Figure BDA0002643543140000082
和
Figure BDA0002643543140000083
位置处可加工的孔位数量；n表示全部需要加工的孔位总数；(Exi,j,Eyi,j,A,Eyi,j,B)表示第i次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置；(Ex0,j,Ey0,j,A,Ey0,j,B)表示第1次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置。在本算法中，使得M最小，并且在M最小的情况下求得使J最小的ki,j，pi,j，qi,j。
进一步，为了减少计算耗时，对排钻加工优化算法利用贪婪法将其化解为另外的优化问题：
优化目标：顺序求解i＝1,2,…,M时的最大
Figure BDA0002643543140000084
且在Ji最大下求使得J最小的ki,j，pi,j，qi,j。
Figure BDA0002643543140000085
约束条件：与上述约束条件一样。
为进一步减少耗时，针对上述提及的Ji的优化问题化解为一个嵌套的优化问题：
优化目标1：对给定的
Figure BDA0002643543140000086
求使得
Figure BDA0002643543140000087
最大，且在
Figure BDA0002643543140000091
最大下求使得下式最大的pi,j，qi,j。
Figure BDA0002643543140000092
约束条件：
Figure BDA0002643543140000093
Figure BDA0002643543140000094
pi,j∈RA,i,j,qi,j∈RB,i,j
j＝1,2,…,N
优化目标2：求使得
Figure BDA0002643543140000095
最大，且在Ji最大下使得下式最大的ki,j。
Figure BDA0002643543140000096
约束条件：
Figure BDA0002643543140000097
Figure BDA0002643543140000098
ki,j∈Rx,i,j
j＝1,2,…,N
针对上述优化目标1，采用穷搜法进行求解；针对上述优化目标2，由于该优化问题仍然具有N维搜索，为进一步减小计算量，可再次采用贪婪策略，即计算Rx,i,j集合中的所有
Figure BDA0002643543140000101
并将其按从大到小顺序排列，同时去掉第T(T为设定的一个整数)个之后的
Figure BDA0002643543140000102
对应的ki,j，从而保证搜索次数不大于TN次。
通过上述方案可知，首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
实施例二
参照图3，本发明实施例二提供了阵列式排钻加工优化装置1000，包括：
接收单元1100，用于接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；
处理单元1200，用于根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
操作单元1300，用于基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理。
在本实施例中，接收单元1100、处理单元1200和操作单元1300依次连接。接收单元1100、处理单元1200和操作单元1300依次连接，接收单元1100可以将接收到的信息传输到处理单元1200，处理单元1200可以对接收到的信息进行计算处理，最后利用操作单元1300控制排钻进行工作。
在本实施例中，接收单元1100为键盘输入单元或者触控输入单元。用户能够通过键盘输入或者触控输入的方式输入待加工孔位信息和排钻钻头信息，输入操作简便快捷。
需要说明的是，由于本实施例中的阵列式排钻加工优化装置1000与上述实施例一中的阵列式排钻加工优化方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例一中的相应内容同样适用于本系统实施例，此处不再详述。
通过上述方案可知，首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
实施例三
参照图4，本发明实施例三还提供了一种阵列式排钻加工优化设备600，具体地，该阵列式排钻加工优化设备600包括一个或者多个控制处理器610和存储器620，图4中以一个控制处理610为例。
控制处理器610和存储器620可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
需要说明的是，由于本实施例中的阵列式排钻加工优化设备600与上述实施例一中的阵列式排钻加工优化方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例一中的相应内容同样适用于本系统实施例，此处不再详述。
通过上述方案可知，首先接收待加工孔位信息和排钻钻头信息，然后根据接收到的待加工孔位信息和排钻钻头信息进行计算优化处理，从而得到排钻加工信息，然后就可以基于排钻加工信息控制排钻进行加工处理，通过上述方式，能够使得排钻的加工次数较少，排钻的移动距离较短，很好地提高了加工效率。
实施例四
本发明实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有阵列式排钻加工优化装置可执行指令，阵列式排钻加工优化装置可执行指令用于使阵列式排钻加工优化装置执行上述的阵列式排钻加工优化方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S100至S300，实现图3中的单元1000-1300的功能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种阵列式排钻加工优化方法，其特征在于，包括：
接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；
根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理；
其中，所述阵列式排钻设置有第一排钻包和第二排钻包；
其中，所述根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息，包括：根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息，利用排钻加工优化算法进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
其中，所述排钻加工优化算法表示为：
Figure FDA0003131417510000011
所述排钻加工优化算法的约束条件表示为：
Figure FDA0003131417510000012
Figure FDA0003131417510000013
Figure FDA0003131417510000014
Figure FDA0003131417510000015
ki,j∈Rx,i,j,pi,j∈RA,i,j,qi,j∈RB,i,j
i＝1,2,…,M
j＝1,2,…,N
其中，J为排钻加工优化指标；M为加工次数；N为排钻数量；Rx,i,j表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的所有可行位置集合；RA,i,j、RB,i,j分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的所有可行位置集合；lx表示排钻间x方向最小间距；ly表示第一排钻包和第二排钻包间y方向最小间距；
Figure FDA0003131417510000021
表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的可行位置集合Rx,i,j中的第ki,j个位置；
Figure FDA0003131417510000022
分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的可行位置集合RA,i,j、RB,i,j中的第pi,j和第qi,j个位置；
Figure FDA0003131417510000023
表示第i次加工中的第j个排钻在
Figure FDA0003131417510000024
位置且其第一排钻包和第二排钻包分别在
Figure FDA0003131417510000025
和
Figure FDA0003131417510000026
位置处可加工的孔位数量；n表示全部需要加工的孔位总数；(Exi,j,Eyi,j,A,Eyi,j,B)表示第i次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置；(Ex0,j,Ey0,j,A,Ey0,j,B)表示第1次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置。
2.根据权利要求1所述的一种阵列式排钻加工优化方法，其特征在于：所述排钻加工优化算法也表示为：
Figure FDA0003131417510000027
其中，顺序求解i＝1,2,…,M时的最大
Figure FDA0003131417510000028
且在Ji最大下求使得J最小的ki,j，pi,j，qi,j。
3.一种阵列式排钻加工优化装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收待加工孔位信息和排钻钻头信息；
处理单元，用于根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
操作单元，用于基于所述排钻加工信息，控制排钻进行加工处理；
其中，所述阵列式排钻设置有第一排钻包和第二排钻包；
其中，所述根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息进行计算优化处理，得到排钻加工信息，包括：根据所述待加工孔位信息和所述排钻钻头信息，利用排钻加工优化算法进行计算优化处理，得到排钻加工信息；
其中，所述排钻加工优化算法表示为：
Figure FDA0003131417510000031
所述排钻加工优化算法的约束条件表示为：
Figure FDA0003131417510000032
Figure FDA0003131417510000033
Figure FDA0003131417510000034
Figure FDA0003131417510000035
ki,j∈Rx,i,j,pi,j∈RA,i,j,qi,j∈RB,i,j
i＝1,2,…,M
j＝1,2,…,N
其中，J为排钻加工优化指标；M为加工次数；N为排钻数量；Rx,i,j表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的所有可行位置集合；RA,i,j、RB,i,j分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的所有可行位置集合；lx表示排钻间x方向最小间距；ly表示第一排钻包和第二排钻包间y方向最小间距；
Figure FDA0003131417510000041
表示第i次加工中的第j个排钻在x方向的可行位置集合Rx,i,j中的第ki,j个位置；
Figure FDA0003131417510000042
分别表示第i次加工中的第j个排钻的第一排钻包和第二排钻包在y方向的可行位置集合RA,i,j、RB,i,j中的第pi,j和第qi,j个位置；
Figure FDA0003131417510000043
表示第i次加工中的第j个排钻在
Figure FDA0003131417510000044
位置且其第一排钻包和第二排钻包分别在
Figure FDA0003131417510000045
和
Figure FDA0003131417510000046
位置处可加工的孔位数量；n表示全部需要加工的孔位总数；(Exi,j,Eyi,j,A,Eyi,j,B)表示第i次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置；(Ex0,j,Ey0,j,A,Ey0,j,B)表示第1次加工中的第j个排钻在x方向及其第一排钻包和第二排钻包在y方向的期望位置。
4.根据权利要求3所述的一种阵列式排钻加工优化装置，其特征在于：所述接收单元、所述处理单元和所述操作单元依次连接。
5.根据权利要求3所述的一种阵列式排钻加工优化装置，其特征在于：所述接收单元为键盘输入单元或者触控输入单元。
6.一种阵列式排钻加工优化设备，其特征在于：包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至2任一所述的阵列式排钻加工优化方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有阵列式排钻加工优化装置可执行指令，阵列式排钻加工优化装置可执行指令用于使阵列式排钻加工优化装置执行如权利要求1至2任一所述的阵列式排钻加工优化方法。
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