论文部分内容阅读
为满足钢构生产厂家跟踪、掌握产品的质量及用户了解钢构产品相关信息的需要,钢构信息标识在我国越来越受到重视,并且国家已出台了相关的国家标准。数控转塔打字机是压力加工设备中最具发展潜力的集机、电、液一体化的产品,用于各类金属薄板零件加工,可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工,广泛应用于钢构信息标识加工。该论文针对国内外数控转塔打字机发展现状,分析了当前常用打标机的优缺点,特别针对大范围运动和高精度定位,提出一种数控转塔打字最优控制技术的设计。开发了基于工业控制计算机(IPC机)结合可编程控制器(PLC)的开放式数控系统。具体的研究内容如下:(1)通过分析数控转塔打字机的机械结构,根据开放式数控系统的理念,完成数控系统硬件部分的关键技术设计与研究。(2)打字过程的刀具路径优化起着至关重要的作用,高效的刀具路径优化算法能够减少换刀次数和优化刀具移动轨迹,从而提高加工效率。数控转塔打字加工属于多点位加工,可抽象为基于旅行商问题(TSP)的路径优化模型。论文在深入研究当前刀具路径优化算法的基础上,提出了基于遗传算法的路径优化方案。针对常用遗传算法在交叉操作上收敛速度较慢的不足,对现有的一些算法策略进行了合理的选择及运用。在选择算子阶段采用“精英保存策略”,并提出采用贪婪交叉算子来提高算法的收敛速度;在防止算法过早收敛方面,采用了自适应变异操作策略。最后,在Matlab中,对遗传算法在最优路径换刀上的设计进行仿真,通过仿真实验,发现路径优化系统在运算时间和求解精度上都有不错的性能,说明遗传算法有效实现了转塔打字机路径优化问题。(3)提出了IPC机与PLC组成的上下位机控制模式,PLC执行优化后的加工路径代码,用于控制数控转塔打字机X轴、Y轴伺服系统,使其快速、准确地定位;控制转塔双向回转和任意位置就近换刀。