一种家具加工多钻头并行加工优化方法及系统

本发明涉及定制家具生产作业优化，特别是涉及一种家具加工多钻头并行加工优化方法及系统。

背景技术：

1、大规模定制家具是家具制造业最具活力的细分领域之一，超高的生产效率(平均3s完成一张板件的加工)与高度个性化的产品(几乎每一张板件工艺参数都各不相同)是其制造的核心特征，需要更依赖较高的信息化、自动化水平来实现柔性制造，以信息物理融合为基础，智能生产为主线，通过大规模个性化定制生产模式谋求成本和效率的最优化。数控加工中心是调和定制家具制造中的矛盾，实施自动化、连续化生产的核心装备，钻孔工序是其主要应用场景之一。定制家具的柔性相应机制决定了钻孔作业中每一张板件上不同规格孔的数量、位置各不相同(板件上孔数量差异达140个以上，且六个面均可能有孔分布)，柔性的作业客观上造成了明显的作业时间波动：数控钻孔工序作业时间(不含上下料及定位时间)均值长达25s，不同板件作业时间差异达300s以上，是形成瓶颈和引起生产扰动的主要节点。由于数控钻孔加工中心钻座布局以及定制家具板件孔位设置均符合32mm系统，如果能够基于板件孔位特征对每一个钻座上的钻头进行科学安排，就有机会实现多钻头并行作业，从而减少下钻次数，缩短作业时间。然而，由于现阶段定制家具制造大数据仍不够全面、生产决策仍不够精准，且涉及家具制造工艺、木材加工装备、大数据分析、人工智能等交叉学科，相关研究尚处于起步阶段。因此，急需一种实现多钻头并行作业，从而能够缩短作业时间的家具加工多钻头并行加工优化方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种家具加工多钻头并行加工优化方法及系统，可实现多钻头并行作业，从而缩短作业时间。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种家具加工多钻头并行加工优化方法，包括：

4、获取初始数据集；所述初始数据集包括若干孔组合；每一孔组合中的钻孔位于一张板件上；

5、对初始数据集进行聚类分析，得到聚类结果，并基于所述聚类结果对所述初始数据集进行划分，得到若干个分组数据集；所述聚类结果包括若干个板件组合；

6、对于每一所述分组数据集，基于钻包上所有钻头的钻头参数和所述分组数据集中所有所述孔组合中各钻孔的钻孔参数建立多钻头并行加工优化模型；以所述分组数据集中所有孔组合对应的钻头和钻孔的匹配值最大为目标，采用差分进化算法对所述多钻头并行加工优化模型进行求解，得到所述分组数据集对应的钻头排列最优解；所述钻头排列最优解包括各钻头的钻头参数；所述钻头参数包括钻头在钻包上的位置坐标和钻头直径；所述钻孔参数包括钻孔在板件上的位置坐标和钻孔直径。

7、一种计算机系统，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种家具加工多钻头并行加工优化方法的步骤。

8、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种家具加工多钻头并行加工优化方法及系统，获取初始数据集；初始数据集包括若干孔组合；每一孔组合中的钻孔位于一张板件上；对初始数据集进行聚类分析，得到聚类结果，并基于聚类结果对初始数据集进行划分，得到若干个分组数据集；对于每一分组数据集，基于钻包上所有钻头的钻头参数和分组数据集中所有孔组合中各钻孔的钻孔参数建立多钻头并行加工优化模型；以分组数据集中所有孔组合对应的钻头和钻孔的匹配值最大为目标，采用差分进化算法对多钻头并行加工优化模型进行求解，得到分组数据集对应的钻头排列最优解；钻头排列最优解包括各钻头的钻头参数；钻头参数包括钻头在钻包上的位置坐标和钻头直径；钻孔参数包括钻孔在板件上的位置坐标和钻孔直径。本发明采用差分进化算法进行多钻头并行加工优化，可得到每一分组数据集的钻头排列最优解，以钻头排列最优解进行作业，能够缩短作业时间。

技术特征：

1.一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，以所述分组数据集中所有孔组合对应的钻头和钻孔的匹配值最大为目标，采用差分进化算法对所述多钻头并行加工优化模型进行求解，得到所述分组数据集对应的钻头排列最优解，具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，对所述变异种群进行交叉操作，得到交叉种群，具体包括：

4.根据权利要求2所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，根据所述适应度对所述交叉种群进行选择操作，具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，所述选择操作的计算公式如下：

6.根据权利要求2所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，所述分组数据集中所有孔组合对应的钻头和钻孔的匹配值的计算公式为：

7.根据权利要求6所述的一种家具加工多钻头并行加工优化方法，其特征在于，对初始数据集进行聚类分析，得到聚类结果，具体包括：

8.一种计算机系统，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述一种家具加工多钻头并行加工优化方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种家具加工多钻头并行加工优化方法及系统，涉及定制家具生产作业优化技术领域，该方法包括对初始数据集进行聚类分析，得到聚类结果，并基于聚类结果对初始数据集进行划分，得到若干个分组数据集；基于钻包上所有钻头的钻头参数和分组数据集中所有孔组合中各钻孔的钻孔参数建立多钻头并行加工优化模型；以分组数据集中所有孔组合对应的钻头和钻孔的匹配值最大为目标，采用差分进化算法对多钻头并行加工优化模型进行求解，得到分组数据集对应的钻头排列最优解。本发明采用差分进化算法进行多钻头并行加工优化，可得到每一分组数据集的钻头排列最优解，以钻头排列最优解进行作业，能够缩短作业时间。

技术研发人员：欧阳周洲,陶涛,陈星艳,吴义强
受保护的技术使用者：中南林业科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10