[發(fā)明專利]考慮零件構建方向的激光選區(qū)熔化不相同并行機調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110575266.9
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113311791B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 黃彬;李文廣
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發(fā)明涉及一種考慮零件構建方向的激光選區(qū)熔化不相同并行機調(diào)度方法。該方法綜合考慮零件的構建方向、交貨期以及不同機器的不同加工區(qū)域面積和高度等因素，以最小化所有零件的總加工成本為優(yōu)化目標，提出了一種面向激光選區(qū)熔化工藝的增材制造不相同并行機調(diào)度模型；并且結(jié)合增材制造調(diào)度問題解空間分布離散的特點，對基本混合蛙跳算法的種群初始化和進化方法進行了改進，使得混合蛙跳算法可以更好的在解空間進行求解，以獲得更好的求解效果，使得可以在保證零件在交貨期之前完成加工的情況下，得出所有零件在增材制造不相同并行機上的作業(yè)安排和加工順序。

技術領域

本發(fā)明屬于生產(chǎn)制造技術領域，涉及一種制造系統(tǒng)的調(diào)度方法，具體涉及一種考慮零件構建方向的激光選區(qū)熔化不相同并行機調(diào)度方法。

背景技術

增材制造(Additivemanufacturing，AM)是一種快速成型技術，是一種以數(shù)字模型文件為基礎，采用離散材料(液體、粉末、絲、片、板等)，以逐層累加/堆積的原理，來制造任意復雜形狀物體的技術。其中的激光選區(qū)熔化(Selective lasermelting,SLM)技術，是利用高能量激光照射并完全熔融金屬粉末從而形成3D形狀，是一種非常具有潛力的金屬增材制造技術。SLM技術有著加工個性化、定制化和輕量化的優(yōu)勢，因此非常適合復雜幾何形狀、小批量制造和無需組裝整體部件的加工，因此SLM技術被廣泛應用于航空航天、汽車工業(yè)和醫(yī)學人體植入物等領域。

增材制造調(diào)度問題，就是指在考慮零件的交貨期和成本等約束條件的前提下，將加工任務合理的分配給AM機器進行加工，以將任務以最優(yōu)的方式分配給AM機器。由于同一時間一臺增材制造機器只能對一個任務進行加工作業(yè)，且整個任務完成之前，同一任務批次中的零件都無法提前取下，因此，如何在考慮任務分配以使得加工成本最小化，并考慮完工時間以使得零件盡可能的在交貨期之前完成任務，這對于增材制造技術來說是非常重要的。

目前的相關研究大都集中在增材制造的單機或者相同并行機的調(diào)度，很少考慮不相同并行機的調(diào)度問題，然而實際生產(chǎn)中，往往可能會存在多臺不相同的增材制造機器并行加工的情況。在已有的增材制造不相同并行機調(diào)度的研究中，大都是假設零件只有一種構建方向，普遍沒有考慮零件的不同構建方向?qū)ιa(chǎn)調(diào)度的影響。然而在增材制造的加工過程中，在滿足加工質(zhì)量的前提下，零件在加工時可能會存在多個滿足加工質(zhì)量的構建方向，且在不同的構建方向下加工零件，會對于加工的結(jié)果會有著很大的影響。對于SLM工藝而言，由于SLM工藝是逐層加工，因此零件的加工時間會受零件高度的影響，而在不同的構建方向下零件的加工高度通常不同，因此零件的構建方向?qū)α慵募庸こ杀竞蜁r間有很大影響，且因為不同的增材制造機器的加工空間大小不同，因此可能零件不同的構建方向的尺寸會大于增材制造機器，因此面向SLM工藝研究考慮零件構建方向的增材制造調(diào)度問題符合實際生產(chǎn)需求，具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對目前的增材制造產(chǎn)業(yè)，提供一種考慮零件構建方向的激光選區(qū)熔化不相同并行機調(diào)度方法，該方法針對增材制造的激光選區(qū)熔化工藝，在考慮零件構建方向和交貨期的前提下，研究了面向增材制造不相同并行機的調(diào)度問題；并且以最小化總加工成本為優(yōu)化目標建立了數(shù)學模型，并在此基礎上，結(jié)合增材制造的特點，在混合蛙跳算法的基礎上進行改進，對初始種群進行改進，使得種群的分布更加均勻，并對種群進化機制進行改進，使得混合蛙跳算法具有更好的跳出局部最優(yōu)的能力。并且結(jié)合數(shù)學模型模型和離散的解空間特點設計混合蛙跳算法的編碼和解碼方式，采用整數(shù)編碼和解碼方式，使算法更好的求解調(diào)度模型優(yōu)化問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種考慮零件構建方向的激光選區(qū)熔化不相同并行機調(diào)度方法，考慮包括零件的構建方向、交貨期以及不同機器的不同加工區(qū)域面積和高度的因素，以最小化所有零件的總加工成本為優(yōu)化目標，提出面向激光選區(qū)熔化工藝的增材制造不相同并行機調(diào)度模型；并且結(jié)合增材制造調(diào)度問題解空間分布離散的特點，對基本混合蛙跳算法的種群初始化和進化方法進行改進，保證零件在交貨期之前完成加工的情況下，得出所有零件在增材制造不相同并行機上的作業(yè)安排和加工順序。