CN112462688B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明涉及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，包括进行板材元素分区预处理；根据分区结果输出多个备选的夹持位置；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；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。本发明还涉及相应的系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。采用了本发明的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、处理器及其计算机可读存储介质，提供一种数控六面钻的刀路规划的夹钳夹持策略及引入一种主观评价机制，通过以夹持策略与夹持策略评价函数，实现动态可调的，平衡加工效率与加工质量的，刀路中的夹钳夹持规划，以解决六面钻加工时存在的效果与效率不可兼得的问题，以实现高效率高质量加工。

Description

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
技术领域
本发明涉及数控加工领域，尤其涉及数控六面钻开料机的刀路规划领域，具体是指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、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。
背景技术
现有技术中，市面上CAM软件的刀路规划夹钳夹持，策略有限且单调。刀路规划中的夹钳夹持策略，为一种几个既定策略，无法进行调节，用于平衡加工效率与效果。
当客户极致追求效果时，则需要选择另外一种策略，此策略极致追求效果，夹钳换钳次数较多。当客户极致追求效率时为另一种夹钳夹持方式。而当客户需要在加工效率与效果间调整时，缺乏现有机制进行平衡。缺乏对夹钳夹持策略对效果、效率的评价机制，用于指导夹钳夹持策略的选择。
数控六面钻机床的轴名称及其作用如下：
X1为夹钳1，单独或者与X2同时夹住板件运动，属于排钻通道。X2为夹钳2，单独或者与X1同时夹住板件运动，属于排钻通道。Y1为上钻包1在Y方向左右的运动，属于排钻通道。Z1为上钻包1在Z方向的上下运动，属于排钻通道。Y2为下钻包2在Y方向的运动，与上钻包1方向一致，属于排钻通道。Z2为下钻包2在Z方向的上下运动，与上钻包1方向一致，属于排钻通道。Y3为上钻包3在Y方向的左右运动，方向与上钻包1一致，属于排钻通道。Z3为上钻包3在Z方向的上下运动，方向与上钻包1一致，属于排钻通道。W为侧靠轴，板夹加工过程中用于夹紧板件，属于排钻通道X4为上料轴，与X1，X2平行，用于上料以及X方向的测量(负载率)，属于测量通道。Y4为上料轴，与Y平行，用于上料以及Y方向的测量(负载率)，属于测量通道。
物理条件限制说明：
1、干涉限制
加工过程中，板材依赖两个夹钳轴作为固定夹具，因此任何时候实际加工刀路都不能与夹钳轴发生物理干涉，此原则一旦违背，机械将导致损坏。可能发生干涉的机械结构：
a)夹钳轴结构与钻包轴上排钻刀具发生干涉。
a)夹钳轴结构与钻包轴上主轴刀具发生干涉。
b)夹钳轴1与轴2相互形成干涉。
c)十一轴六面钻机型中，两个上钻包之间发生干涉。
d)夹钳轴与其他机床部件的干涉。
e)钻包轴与机床部件的干涉。
2、夹钳夹持限制
(1)夹钳夹持长度限制
a)由于单个夹钳的最小长度限制，当板材上加工元素位置可能会导致单夹钳亦无法满足夹持条件，无法加工。
b)如果夹钳在工件上夹持的长度比较短，会影响夹持的稳定性，对加工效果有负面影响。
(2)双夹钳夹持位置限制
a)单夹钳夹持较长板材时，容易发生板材变形。
b)夹钳离板头或板尾距离大，会影响夹持的稳定性，对加工效果有负面影响。
c)加工的孔离夹钳距离越远，加工时稳定性越差，对加工效果有负面影响。
(3)工件相对夹钳夹具位移限制
a)换钳次数增加会增加加工时间。每一次换钳也可能会引起工件的X轴方向相对位移，对加工效果造成负面影响。板擦加工槽时，如分次加工，由于板件发生相对位移应避免单加工槽分次加工，否则由于重复定位差，导致加工槽可能出现偏移现象。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足偏移少、稳定性好、适用范围较为广泛的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、处理器及其计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本发明的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、处理器及其计算机可读存储介质如下：
该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其主要特点是，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。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)元素分区预处理；
(1.2)判断是否存在首次夹持不干涉的双夹钳夹持区域，如果是，则继续步骤(1.4)；否则，继续步骤(1.3)；
(1.3)选择夹持方案；
(1.4)评价夹持方案。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)判断是否能够双夹钳夹持，如果是，则选择双夹钳，继续步骤(2.2)；否则，选择单夹钳夹持；
(2.2)保证夹持面积全部夹持；
(2.3)确定第一夹钳的位置，使第一夹钳上边沿尽可能在单个区域的下边沿完全夹持，再确定第二夹钳的位置，使第二夹钳上边沿尽可能在单个区域的上边沿夹持；
(2.4)第一夹钳和第二夹钳遍历所有区域；
(2.5)剔除不满足最小夹持、不满足夹钳最小间距、夹持位置导致当次无加工的夹持方案，记录所有方案的待评价因子数据。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)设干涉元素区域长度为A1，夹钳夹持面积比例为A2，夹钳间距相对板宽比例为 A3，换钳次数为A4，以及干涉增加打孔次数为A5，所述的A1至A5为根据评价函数评价夹持位置的指标；
(3.2)将极小型指标转换为极大性指标；
(3.3)根据待评价夹持策略和指标构造标准化矩阵，得到归一化处理后的标准化矩阵；
(3.4)确定最优方案和最劣方案；
(3.5)评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度。
较佳地，所述的步骤(3)中的评价函数具有干涉禁止原则、夹钳夹持优先全部夹持原则、优先双夹钳夹持原则、双夹钳靠边夹持原则、夹钳干涉面积最小原则、优先多刀具打孔原则、优先排钻打孔原则、最短夹持次数原则、孔位排序路径最短原则和时间最短原则。
较佳地，所述的步骤(3.5)中评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度，具体为：
根据以下公式计算评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度：
Figure BDA0002811541250000041
Figure BDA0002811541250000042
Figure BDA0002811541250000043
其中，
Figure BDA0002811541250000044
为每一种夹持方案与最优方案的距离，
Figure BDA0002811541250000045
为每一种夹持方案与最劣方案的距离，Ci为最终评价分数，分数越高，方案越好，ωj为第j个指标的权重，
Figure BDA0002811541250000046
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最大值，
Figure BDA0002811541250000047
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最小值。Aij为第i个评价指标在第j个夹持方案中的指标值。
该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
分区预处理模块，用于进行板材元素分区预处理；
夹持位置输出模块，用于根据所述的分区预处理模块所得到的分区结果输出多个备选的夹持位置；
夹持策略评价模块，用于根据所述的夹持位置输出模块所得到的结果、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；
夹持方案选择模块，用于根据所述的夹持策略评价模块所得到的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。
该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的各个步骤。
采用了本发明的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、处理器及其计算机可读存储介质，提供一种数控六面钻的刀路规划的夹钳夹持策略及引入一种主观评价机制，通过以夹持策略与夹持策略评价函数，实现六面钻加工板材文件时，动态可调的，平衡加工效率与加工质量的，刀路中的夹钳夹持规划，以解决六面钻加工时存在的效果与效率不可兼得的问题，以实现高效率高质量加工。
附图说明
图1为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的数控六面钻机床照片示意图。
图2为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的夹钳夹持方案流程示意图。
图3为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的元素分区原理示意图。
图4为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的元素分区原理示意图。
图5为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的夹持面积干涉最小示意图。
图6为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的评价函数方案说明示意图。
图7为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的干涉元素长度示意图。
图8为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的夹钳夹持面积比例示意图。
图9为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的夹钳间距相对板宽比例示意图。
图10为本发明的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的换钳次数影响示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其中包括以下步骤：
(1)进行板材元素分区预处理；
(1.1)元素分区预处理；
(1.2)判断是否存在首次夹持不干涉的双夹钳夹持区域，如果是，则继续步骤(1.4)；
否则，继续步骤(1.3)；
(1.3)选择夹持方案；
(1.4)评价夹持方案；
(2)根据分区结果输出多个备选的夹持位置；
(2.1)判断是否能够双夹钳夹持，如果是，则选择双夹钳，继续步骤(2.2)；否则，选择单夹钳夹持；
(2.2)保证夹持面积全部夹持；
(2.3)确定第一夹钳的位置，使第一夹钳上边沿尽可能在单个区域的下边沿完全夹持，再确定第二夹钳的位置，使第二夹钳上边沿尽可能在单个区域的上边沿夹持；
(2.4)第一夹钳和第二夹钳遍历所有区域；
(2.5)剔除不满足最小夹持、不满足夹钳最小间距、夹持位置导致当次无加工的夹持方案，记录所有方案的待评价因子数据；
(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；
(3.1)设干涉元素区域长度为A1，夹钳夹持面积比例为A2，夹钳间距相对板宽比例为A3，换钳次数为A4，以及干涉增加打孔次数为A5，所述的A1至A5为根据评价函数评价夹持位置的指标；
(3.2)将极小型指标转换为极大性指标；
(3.3)根据待评价夹持策略和指标构造标准化矩阵，得到归一化处理后的标准化矩阵；
(3.4)确定最优方案和最劣方案；
(3.5)评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度；
(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。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)中的评价函数具有干涉禁止原则、夹钳夹持优先全部夹持原则、优先双夹钳夹持原则、双夹钳靠边夹持原则、夹钳干涉面积最小原则、优先多刀具打孔原则、优先排钻打孔原则、最短夹持次数原则、孔位排序路径最短原则和时间最短原则。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3.5)中评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度，具体为：
根据以下公式计算评价各评价对象和最优方案和最劣方案的接近程度：
Figure BDA0002811541250000071
Figure BDA0002811541250000072
Figure BDA0002811541250000073
其中，
Figure BDA0002811541250000074
为每一种夹持方案与最优方案的距离，
Figure BDA0002811541250000075
为每一种夹持方案与最劣方案的距离，Ci为最终评价分数，分数越高，方案越好，ωj为第j个指标的权重，
Figure BDA0002811541250000076
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最大值，
Figure BDA0002811541250000077
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最小值。Aij为第i个评价指标在第j个夹持方案中的指标值。
作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的系统，其中包括：
分区预处理模块，用于进行板材元素分区预处理；
夹持位置输出模块，用于根据所述的分区预处理模块所得到的分区结果输出多个备选的夹持位置；
夹持策略评价模块，用于根据所述的夹持位置输出模块所得到的结果、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；
夹持方案选择模块，用于根据所述的夹持策略评价模块所得到的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。
作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的装置，其中包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
作为本发明的优选实施方式，该针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
作为本发明的优选实施方式，该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的各个步骤。
本发明的具体实施方式中，提出了一种六面钻夹钳夹持的选择策略，用于生成有限个数的刀路规划的夹钳夹持方案，通过评价函数方法评价待选方案中的最优者，最终决定最优的夹钳夹持。区别与其他六面钻CAM的刀路规划方式为，其他CAM软件并无择优评价机制，仅有特定的几种夹持策略。本发明实现了刀路规划时对加工效率与效果的平衡。流程如图2所示。
步骤一：板材元素分区
步骤二：根据分区结果输出多个夹持选择
步骤三：根据评价函数评价多个夹持选择分数
步骤四：确定最高分数夹持选择为最终选择。
本发明内容已在本公司数控六面钻CAM软件实现此功能，并应用于客户实际。
一、集成六面钻CAM的Ncstudio数控系统软件，整体流程如下所示：
通常六面钻系统中，拆单软件将工件描述格式文件导入CAM中时，仅有形状信息。缺乏实际NC刀路轨迹的规划，CAM软件需要根据导入加工格式文件，在满足一定物理条件限制的情况下，选择最优的加工路径。如下为整体步骤：
1、板材形状描述文件导入NcStudio数控系统集成的六面钻CAM软件中。
2、六面钻CAM依据已有物理限制与策略选择，依据已设定策略与策略评价函数规则，生成数控系统加工文件。
3、数控系统加载解析CAM生成的加工文件，进行加工。
二、夹钳夹持方案选择步骤如下所示：
由上一节可知，夹钳的夹持方式对效率效果有重要影响，因此本发明提出了一种针对夹钳夹持的算法，实现夹钳夹持方式，在效率与效果之间可动态平衡可调。如图2所示。
2.1步骤一：元素分区预处理：
对于夹钳理论上夹持方式位置由无穷多种可能，为了评价一个最优的夹持位置，需要一个输出有限夹持位置的夹持策略，经分析，如下两种夹持实际并无本质区别。如图3所示。
因此规定一下夹持位置的选择策略，剔除等价夹持位置的可能性。将板材进行分区。分区的原则为：板材移动的单个区域内，干涉元素的个数为固定个数且为相同元素，即在此区域内移动时，夹钳不会由于位置的移动而改变干涉的加工元素的个数。
在干涉孔分区的基础上，假设将板材区域分为了N个区域，对夹钳的位置选择进行评价。首先在第一夹钳上边沿夹持在区域1内移动，剔除不满足最小夹持的可能性的区域。第二夹钳由另一侧按干涉孔分区域夹持移动，在相邻的干涉孔区域内，干涉孔个数或元素不相同。如图4所示。
2.2步骤二：夹持方案选择
1、如双夹钳可以夹持，不选择单夹钳夹持，除非无法双夹钳夹持。
2、夹持面积尽量保证全部夹持。
3、第一夹钳上边沿尽量处于单个区域的下边沿夹持，如上移可以完全夹持且不超出此区域，选择在完全夹持的情况下进行夹持。第一夹钳位置确定后，第二夹钳上边沿尽量处于单个区域的上边沿夹持，距离第二夹钳越远越好，如下移可以完全夹持且不超出此区域，选择在尽量保证夹持面积较大情况下夹持，如第二夹钳不满足最小夹持条件，第一夹钳下移(最多至单个区域的下沿)，给第二夹钳让出可以最小夹持的距离。
4、使用如上方法遍历所有区域，即第一夹钳夹持区域1，第二夹钳遍历区域N至区域1，寻找所有可能的夹持方式。第二夹钳夹持区域2，第二夹钳遍历区域N至区域2。
剔除不满足最小夹持的夹持方案，剔除不满足夹钳最小间距的夹持方案，剔除夹持位置导致当次无加工的方案。记录所有方案下待评价因子数据。用于评价函数的评价。
2.3步骤三：夹持方案评价
2.3.1夹钳夹持位置评价函数的设计原则：
排序、夹持、多刀具加工搜索可行路径解时，需要评价路径规划策略，夹钳夹持策略等函数，基于以上物理条件中硬性限制与软性限制。
干涉禁止原则，不允许发生干涉加工的情况发生，如上所述的夹钳、钻包干涉，即需要避让。
单夹钳无法满足最小夹持，工件无法加工。
夹钳夹持优先全部夹持原则，夹持无法全部夹持情况时，需要进行负面评价。
优先双夹钳夹持原则，即在双夹钳可夹持情况下，优先使用双夹钳夹持，如出现单夹钳夹持，需要进行负面评价。
双夹钳靠边夹持原则，当夹钳首次夹持时，双夹钳距离太近，当夹持大板材时，如另一侧未固定，容易发生相对位移(可以想象三角形稳定性原理)，出现影响稳定性可能，需要进行负面评价。
夹钳干涉面积最小原则，理论上来说，如无法单次加工完成。那么每次夹持下，由于夹持造成当次夹持的面积越好，对于存在被夹钳干涉范围越大时，进行负面评价。如图5所示。
优先多刀具打孔原则，当出现多刀具加工可能性时，有可能提高加工效率，进行正面评价。
优先排钻打孔原则，即同一孔位，当加工同时可使用主轴刀具与排钻刀具加工时，优先使用排钻刀。
最短夹持次数原则，不同夹持策略下的夹钳换钳次数越多，存在工件相对夹具发生相对位移，影响加工效率，对于夹持次数减小的路径策略，进行正面评价。
孔位排序路径最短原则，孔位排序时，由于夹钳夹持干涉孔影响，会由于夹持影响孔位加工排序，多刀具加工影响孔位排序顺序，如在每次夹持下孔位路径遍历为最短路径，进行正面评价。
时间最短原则，对于阶段性策略，如孔位排序加工策略，夹钳夹持策略，夹钳避让策略选择，时间越短，正面评价越高。
2.3.2评价函数设计原则关系阐述
最短夹持次数原则与夹钳夹持优先全部夹持原则为相反评价，可能形成相互矛盾。
最短夹持次数原则受双夹钳靠边夹持原则影响。
优先多刀具打孔原则受干涉禁止原则影响。
干涉孔最小数量原则受双夹钳靠边夹持原则影响。
孔位排序路径最短原则、时间最短原则等最优化目标原则受惩罚评价影响，可能会造成非时间最优化结果。
2.3.3评价函数方案说明
基于以上原则与关系的分析，给出几项决策因素，并采用层次分析法给出权重进行决策评价。如图6所示。
1、设干涉元素区域长度为A1，当夹钳夹持位置干涉区域的元素面积越小时，有利于换钳时，夹持范围的选择更大。定义夹持干涉长度最低为包含被干涉元素的最小矩形的宽度。如下图所示，左边夹持由于干涉孔范围大于夹钳，导致第二次换钳时，夹钳可选择范围较低，影响换钳效率，可能会增加换钳次数。而右侧夹持下，干涉元素区域范围较小，更多的元素被加工，使得第二次换钳时，夹钳换钳的夹持选择范围变大。为更好的夹持位置。如图7所示。
2、设夹钳夹持面积比例为A2，合法值为(最小夹持长度/夹钳长度，1)。夹持面积越大越好，即夹钳全部夹持为最好。最小夹持下的摩擦力与全部夹持的摩擦力相同。如图8所示。
3、夹钳间距相对板宽比例A3，为了保证板子夹持的稳定性，双夹钳夹持下，间距应越大越好。如为单夹钳夹持，此假设两夹钳在相邻在一起，即夹钳距离为当前夹持夹钳长度的一半，因此夹钳间距取值范围为(0至双夹钳均最小夹持下夹钳距离)，比例越大越好。(单夹钳夹持时，夹钳间距相对板宽比例最低)。
如图9所示，双夹钳夹持选择了不干涉的位置，但由于夹钳位置选择了一侧夹持，导致夹持稳定性欠佳，使加工槽时板材发生移动。
4、换钳次数A4，由于换钳速度影响加工效率，且同时会发生板子相对夹具(夹钳)相对位移的可能，影响加工效果。因为，整体加工的换钳次数越少越好。单个夹持夹钳发生移动后视为一次换钳。
如图10所示，换钳一次再换钳回来之后，板材相对夹具发生变化。
5、干涉增加打孔次数A5，由于夹持位置干涉，导致可多刀加工的孔由于干涉分开加工，
此次数越少越好。即在无夹钳干涉的情况下，孔的加工次数为N次(多刀算一次)，在夹钳干涉下为M次，则A5＝M-N。
2.3.4决策方法
采用带权重的TOPSIS方法。
即取备选夹持位置中，每项指标中最好的指标值为最优解，最差的指标值作为最劣解，每个指标中均取得一个最优解和最劣解，计算每个夹持策略下与最优解和最劣解的距离，从而评价整体夹持策略的优劣。
2.3.4.1极大化转换
A1为极小型指标，需要将其转换为极大型指标，转换方式为
MaxA1＝max{A11，A21，A31，...，An1}
Ai1＝MaxA1-Ai1
A2为极大型指标，不需要转换。
A3为极大型指标，不需要转换。
A4为极小型指标，需要将其转换为极大型指标，转换方式为
MaxA4＝max{A14，A24，A34，...，An4}
Ai4＝MaxA4-Ai4
A5为极小型指标，需要将其转换为极大性指标，转换方式为
MaxA5＝max{A15，A25，A35，...，An5}
Ai5＝MaxA5-Ai5
标准化：
设有n个待评价夹持策略，每个策略均有5个指标，则其原始数据矩阵构造如下。
Figure BDA0002811541250000121
构造标准化矩阵，即每一列元素都除以当前列向量的范数
Figure BDA0002811541250000122
由此得到归一化处理后的标准化矩阵
Figure BDA0002811541250000123
Figure BDA0002811541250000124
确定最优方案和最劣方案：
最优方案由每一列中最大值构成
Figure BDA0002811541250000125
最劣方案由每一列中最小值构成
Figure BDA0002811541250000126
评价各评价对象和最优方案、最劣方案的接近程度
Figure BDA0002811541250000127
其中ωj为第j个指标的权重(重要程度)，指标权重使用专家评估方法的AHP(层次分析法)确定。评价各评价对象与最优方案的贴近程度
Figure BDA0002811541250000128
其中，0≤Ci≤1，Ci→1，表明夹持策略越优。
步骤四：最终夹持方案决策：
依据以上夹持方案与夹持评价，以分数最高的夹持方案作为最终选择夹持方案。
本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。
采用了本发明的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、处理器及其计算机可读存储介质，提供一种数控六面钻的刀路规划的夹钳夹持策略及引入一种主观评价机制，通过以夹持策略与夹持策略评价函数，实现六面钻加工板材文件时，动态可调的，平衡加工效率与加工质量的，刀路中的夹钳夹持规划，以解决六面钻加工时存在的效果与效率不可兼得的问题，以实现高效率高质量加工。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其特征在于，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；
所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
(3.1)设干涉元素区域长度为A1，夹钳夹持面积比例为A2，夹钳间距相对板宽比例为A3，换钳次数为A4，以及干涉增加打孔次数为A5，所述的A1至A5为根据评价函数评价夹持位置的指标；
(3.2)将极小型指标转换为极大型指标；
(3.3)根据待评价夹持策略和指标构造标准化矩阵，得到归一化处理后的标准化矩阵；
(3.4)确定最优方案和最劣方案；
(3.5)评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度；
所述的步骤(3.5)中评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度，具体为：
根据以下公式计算评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度：
Figure FDA0003403366380000011
Figure FDA0003403366380000012
Figure FDA0003403366380000013
其中，
Figure FDA0003403366380000014
为每一种夹持方案与最优方案的距离，
Figure FDA0003403366380000015
为每一种夹持方案与最劣方案的距离，Ci为最终评价分数，分数越高，方案越好，ωj为第j个指标的权重，
Figure FDA0003403366380000016
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最大值，
Figure FDA0003403366380000017
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最小值，Aij为第i个评价指标在第j个夹持方案中的指标值。
2.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)元素分区预处理；
(1.2)判断是否存在首次夹持不干涉的双夹钳夹持区域，如果是，则继续步骤(1.4)；否则，继续步骤(1.3)；
(1.3)选择夹持方案；
(1.4)评价夹持方案。
3.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)判断是否能够双夹钳夹持，如果是，则选择双夹钳，继续步骤(2.2)；否则，选择单夹钳夹持；
(2.2)保证夹持面积全部夹持；
(2.3)确定第一夹钳的位置，使第一夹钳上边沿尽可能在单个区域的下边沿完全夹持，再确定第二夹钳的位置，使第二夹钳上边沿尽可能在单个区域的上边沿夹持；
(2.4)第一夹钳和第二夹钳遍历所有区域；
(2.5)剔除不满足最小夹持、不满足夹钳最小间距、夹持位置导致当次无加工的夹持方案，记录所有方案的待评价因子数据。
4.根据权利要求1所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的评价函数具有干涉禁止原则、夹钳夹持优先全部夹持原则、优先双夹钳夹持原则、双夹钳靠边夹持原则、夹钳干涉面积最小原则、优先多刀具打孔原则、优先排钻打孔原则、最短夹持次数原则、孔位排序路径最短原则和时间最短原则。
5.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的系统，其特征在于，所述的系统包括：
分区预处理模块，用于进行板材元素分区预处理；
夹持位置输出模块，用于根据所述的分区预处理模块所得到的分区结果输出多个备选的夹持位置；
夹持策略评价模块，用于根据所述的夹持位置输出模块所得到的结果、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；
夹持方案选择模块，用于根据所述的夹持策略评价模块所得到的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；
其中，所述的夹持策略评价模块中所述的评价函数具体包括以下处理过程：
(3.1)设干涉元素区域长度为A1，夹钳夹持面积比例为A2，夹钳间距相对板宽比例为A3，换钳次数为A4，以及干涉增加打孔次数为A5，所述的A1至A5为根据评价函数评价夹持位置的指标；
(3.2)将极小型指标转换为极大型指标；
(3.3)根据待评价夹持策略和指标构造标准化矩阵，得到归一化处理后的标准化矩阵；
(3.4)确定最优方案和最劣方案；
(3.5)评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度；
所述的步骤(3.5)中评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度，具体为：
根据以下公式计算评价各评价对象和最优方案和最劣方案的贴近程度：
Figure FDA0003403366380000031
Figure FDA0003403366380000032
Figure FDA0003403366380000033
其中，
Figure FDA0003403366380000034
为每一种夹持方案与最优方案的距离，
Figure FDA0003403366380000035
为每一种夹持方案与最劣方案的距离，Ci为最终评价分数，分数越高，方案越好，ωj为第j个指标的权重，
Figure FDA0003403366380000036
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最大值，
Figure FDA0003403366380000037
为第i项评价指标，在全部夹持方案评价指标值的最小值，Aij为第i个评价指标在第j个夹持方案中的指标值。
6.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的装置，其特征在于，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至4中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
7.一种针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至4中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至4中任一项所述的针对数控六面钻孔开料机实现刀路规划单钻包的方法的各个步骤。
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