數控鉆孔加工路徑優化方法及系統、數控鉆孔設備技術方案

本申請涉及一種數控鉆孔加工路徑優化方法及系統以及數控鉆孔設備，其中方法包括：解析步驟，對讀取的鉆孔文件進行解析，得到鉆孔引導文件和N組孔位置信息文件，N為不同孔徑鉆孔刀具的個數；優化步驟，采用災變遺傳算法對所述N組孔位置信息文件分別進行優化處理，得到N組優化后的孔位置信息文件。本申請采用災變遺傳算法對加工路徑進行優化，使得在具備傳統遺傳算法的快速搜索最優解、極大減少運算量的優點的同時還避免陷入局部極值。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)數控
,尤其涉及一種數控鉆孔路徑優化方法和系統、以及一種數控鉆孔設備。
技術介紹
PCB板是電子設備中最重要的組成部分之一。而PCB的鉆孔加工工序是PCB制造過程中最為重要的一個環節。PCB上通常有許多不同直徑的孔，PCB鉆孔加工走刀路徑可以描述為:從換刀點出發，不重復不遺漏地加工完所有同一直徑的孔后回到換刀點進行換刀操作，再加工另一直徑的孔，直到完成所有待加工的孔。現有的PCB數控鉆孔加工走刀路徑所采用的方式通常是基于自動PCB編程系統自動生成走刀路徑，如圖1所示，只需要直接讀取鉆孔文件(如*.drl)中孔位的坐標，逐次確定鉆孔走刀順序即可以進行鉆孔加工。然而，這種基于自動PCB編程系統自動生成的走刀路徑沒有經過優化，加工路徑冗長，耗費時間長影響加工效率。特別是對于大批量的生產廠家來說，加工效率的高低直接影響著它的生產能力，縮短加工路徑減少加工時間是能夠極大的提高加工效率的有效途徑。由于對PCB鉆孔走刀路徑進行優化實質上是如何安排孔的加工順序(路線)，使空程移動時間最短，顯然這一問題可以用數學領域的TSP問題(又稱旅行商問題)來描述，而由于PCB鉆孔加工時針對不同孔徑孔的加工從而形成了多個TSP問題。TSP問題是一個完全多項式非確定性問題，簡稱NP (Non-Deterministic Polynomial)完備問題,其容易定義但是難以處理。目前雖有廠商對PCB數控鉆孔加工走刀路徑進行優化，但其采用的是一般性的優化算法，如貪婪算法、模擬退火算法等優化算法。然而，雖然貪婪算法的優點在于在求解問題的每一步它都是選擇最優解，這樣算法就容易實現也易于理解，同時也提高了效率并節省了時間，但是貪婪算法由于它采用逐步獲得最優解的方法而不從整體最優上加以考慮，其所做出的僅是在某種意義上的局部最優解。因此貪婪算法不是對所有問題都能得到整體最優解。而模擬退火算法的相對收斂速度太慢，如果降溫過程太快，就很可能得不到全局最優解。此外，由于傳統的PCB數控鉆孔加工走刀路徑的優化是采用在線優化方式，即把現有的路徑優化算法集成到數控操作系統中，在PCB鉆床加工的時候才對鉆孔文件進行優化，因此這種在線優化方法中采用的優化算法不能太復雜，否則影響加工時間。
技術實現思路
根據本申請的第一方面，本申請提供一種數控鉆孔加工路徑優化方法，包括:解析步驟，對讀取的鉆孔文件進行解析，得到鉆孔引導文件和N組孔位置信息文件，N為不同孔徑鉆孔刀具的個數；優化步驟，采用災變遺傳算法對所述N組孔位置信息文件分別進行優化處理，得到N組優化后的孔位置信息文件。進一步地，所述數控鉆孔加工路徑優化方法還包括:合成步驟，將所述鉆孔引導文件和所述N組優化后的孔位置信息文件進行合成，得到新的鉆孔文件。根據本申請的第二方面，本申請提供一種采用前述數控鉆孔加工路徑優化方法實現的數控鉆孔加工路徑優化系統。根據本申請的第三方面，本申請提供一種數控鉆孔設備，包括如前所述的數控鉆孔加工路徑優化系統，還包括在線應用模塊和/或離線應用模塊；所述在線應用模塊用于在進行數控鉆孔時直接調用所述數控鉆孔加工路徑優化系統得到的所述N組優化后的孔位置信息文件進行鉆孔加工；所述離線應用模塊用于在進行數控鉆孔時直接調用由所述數控鉆孔加工路徑優化系統得到的所述新的鉆孔文件進行鉆孔加工。優選地，所述數控鉆孔設備包括多軸PCB數控鉆床。本申請的有益效果是:采用災變遺傳算法對加工路徑進行優化，使得在具備傳統遺傳算法的快速搜索最優解、極大減少運算量的優點的同時還避免陷入局部極值。附圖說明圖1為傳統PCB數控鉆孔流程示意圖；圖2為本申請一種實施例的數控鉆孔加工路徑優化方法的流程示意圖；圖3為本申請實施例中對鉆孔孔位置信息轉換的示意圖；圖4為本申請實施例中災變遺傳算法的流程示意圖；圖5為一種變異算子過程不意圖；圖6為鉆孔數為40時路徑優化情況對比示意圖；圖7為鉆孔數為40時收斂情況對比示意圖；圖8為鉆孔數為50時路徑優化情況對比示意圖；圖9為鉆孔數為50時收斂情況對比示意圖；圖10為刀具TOl鉆345個孔優化前PCB鉆孔路線示意圖；圖11為刀具TOl鉆345個孔優化后PCB鉆孔路線示意圖；圖12為刀具T02鉆1673個孔優化前PCB鉆孔路線示意圖；圖13為刀具T02鉆1673個孔優化后PCB鉆孔路線示意圖。具體實施例方式在優化算法的選用上，考慮到遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)是一種模擬生物在自然界中遺傳和進化過程而形成的一種自適應全局優化概率搜索算法，其可以快速的找到全局最優解，能夠極大地減少運算量，因此本申請的一種設計思路是在PCB數控鉆孔加工路徑優化中使用遺傳算法，然而遺傳算法存在早收斂、結果不精確等不足，為彌補遺傳算法容易陷入局部極值的缺點，本申請對使用的遺傳算法作出改進。下面通過具體實施方式結合附圖對本申請作進一步詳細說明，其中以六頭PCB數控鉆孔加工為例，當然其它的多軸PCB數控鉆孔也是可行的。如圖2所示，為本申請一種實施例的數控鉆孔加工路徑優化方法，包括以下步驟:解析步驟，對讀取的鉆孔文件進行解析，得到鉆孔引導文件和N組孔位置信息文件，N為不同孔徑鉆孔刀具的個數。鉆孔文件、鉆孔引導文件以及孔位置信息文件的格式通常可以是*.drl格式。具體地，鉆孔文件包括引導部分和鉆孔數據部分。引導部分包括數據格式，刀具個數以及每把刀對應的孔徑。鉆孔數據部分則包括鉆孔換刀順序，孔的位置坐標，以及鉆孔順序，因此，鉆孔文件的解析包括兩部分:首先是對鉆孔文件的分解，取出鉆孔引導文件，同時根據鉆孔刀具個數即不同孔徑數目，把鉆孔文件分解成與鉆孔刀具個數相同數目的孔位置信息文件；然后對每個孔位置信息文件，提取其中的鉆孔孔位置信息Χ**γ**，并轉換成可進行優化的*.map格式文件。如圖3所示，箭頭左側一縱數據為分解得到的孔位置信息文件T01，該孔位置信息文件TOl表示當前文件中記錄的是第01把刀(即編號為01號的孔徑)的鉆孔孔位置信息，將其中的鉆孔孔位置信息X**Y**轉換為箭頭右側的一縱數據(這里稱轉換后的文件格式為*.map格式)，每一行數據為第i個編號孔的坐標位置，i為自然數且O < i < n，n是孔位置信息文件所對應的孔徑的孔的總個數。一種具體實現中，鉆孔文件的解析的部分代碼如下。while (file.ReadString(StrText)) {tempX=;tempY=;本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控鉆孔加工路徑優化方法，其特征在于，包括：解析步驟，對讀取的鉆孔文件進行解析，得到鉆孔引導文件和N組孔位置信息文件，N為不同孔徑鉆孔刀具的個數；優化步驟，采用災變遺傳算法對所述N組孔位置信息文件分別進行優化處理，得到N組優化后的孔位置信息文件。

【技術特征摘要】
1.種數控鉆孔加工路徑優化方法，其特征在于，包括: 解析步驟，對讀取的鉆孔文件進行解析，得到鉆孔引導文件和N組孔位置信息文件，N為不同孔徑鉆孔刀具的個數； 優化步驟，采用災變遺傳算法對所述N組孔位置信息文件分別進行優化處理，得到N組優化后的孔位置信息文件。2.權利要求1所述的數控鉆孔加工路徑優化方法，其特征在于，還包括:合成步驟，將所述鉆孔引導文件和所述N組優化后的孔位置信息文件進行合成，得到新的鉆孔文件。3.權利要求1所述的數控鉆孔加工路徑優化方法，其特征在于，所述優化步驟包括: Stepl，對鉆孔路徑進行建模，確定遺傳算法的編碼表示； Step2，根據設定的選擇算子、交叉算子和變異算子進行遺傳操作，得到新種群； Step3,進行適應度評價函數的計算； Step4，判斷是否需要進行災變操作，如果需要則根據設定的災變算子執行災變操作，然后繼續步驟Step5，如果不需要則直接執行步驟Step5 ； Step5，判斷是否滿足收斂終止條件，如果滿足收斂終止條件則輸出適應度評價最優的結果值，如果不滿足收斂終止條件則轉到Step2進行循環操作。4.權利要求3所述的數控鉆孔加工路徑優化方法，其特征在于， 所述選擇算子采用輪盤賭選擇方式，將適應度評價高的個體留在種群中； 所述交叉算子采用兩點交叉算子； 所述變異算子采用互換操作算子； 所述收斂終止條件包括:進化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程濤，馮平，彭小波，徐剛，朱冬，王燕燕，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發明
國別省市：