[发明专利]一种加工单元刀具初始位置优化方法

权利要求书

1.一种加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，所述刀具初始位置优化方法用于对新添加进来的刀具进行位置优化，将新备刀具放置于每台机床设备的空闲位置；

所述刀具初始位置优化方法包括以下步骤：

S1，对排产任务单进行分析，得到每台机床设备上工件的加工顺序，结合工件的加工顺序和刀具信息统计出每种类型刀具后续被需求的机床设备，为每种类型的刀具设计数组作为该类刀具对应的可选机器集，可选机器集用以存储该类刀具允许选择的机床设备号以及中央刀库代号；

S2，设计遗传算法进行刀具位置优化，具体包括：

S21，基于可选机器集，采用随机初始化策略针对已经计算好的刀具种类及数目进行初始位置优化；其中，每把刀具位置初始化时优先从允许选择的机床设备中选择，当位置不足时选择中央刀库；

S22，将待添加的刀具种类、刀具数目和机床设备号作为遗传算法的输入数据，每把刀具的添加位置作为遗传算法的输出数据，进行迭代，当迭代次数大于遗传代数，结束循环输出最优解；

其中，种群中个体的适应度值设置为刀具调刀次数最小；采用模拟加工过程的方法评估每个个体的调刀次数，评估种群的适应度值；基于精英选择方式挑选出种群中适应度值优秀的个体并进行交叉变异操作，将遗传进化后的个体作为子代个体，评估种群适应度值；

刀具调动顺序为优先从本台机床设备的刀库中寻找待更换刀具，当本地机床设备的刀库不满足条件时从中央刀库寻找待更换刀具，当中央刀库也不满足条件时从其他机床刀库中寻找待更换刀具，且刀具直接由机械手从其他机床刀库调送到需求刀库；调刀次数为从中央刀库的借调次数和从其他机床借调刀具的次数之和。

2.根据权利要求1所述的加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，所述刀具信息包括工件G代码中的刀具使用顺序、每把刀具的使用时间与额定寿命。

3.根据权利要求1所述的加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，步骤S1中，采用[0~n]之间的整数依次表示中央刀库、一号机床到n号机床；n为大于1的正整数。

4.根据权利要求3所述的加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，步骤S2中，设计长度等于刀具数目的染色体编码方式，染色体中每一个位置对应刀具排序中的具体一把刀具，数字代表该刀具所选择的机床设备号。

5.根据权利要求3所述的加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，步骤S2中，根据优化后具有最优适应度值的染色体，对照确定好的刀具顺序，将机床设备代号转换为对应的机床设备名称，得到最后刀具位置优化结果。

6.根据权利要求1所述的加工单元刀具初始位置优化方法，其特征在于，步骤S2中，迭代过程包括以下步骤：

S21，在可选机器集中随机产生机床设备号进行种群初始化；

S22，计算每个个体的调刀次数，评估种群适应度；

S23，判断迭代次数是否大于遗传代数，如果是，转入步骤S28；

S24，从种群中有放回地随机选择出部分个体，选择出适应度最高的个体；

S25，判断挑选出的个体是否小于设定种群大小，如果是，返回步骤S24，否则，转入步骤S26；

S26，依次从选择出的种群中选出两个个体，依据交叉概率将两个染色体的相同位置进行互换，依据变异概率用可选机器集中的机床设备替换原基因位编码；

S27，判断是否所有个体都完成进化操作，如果是，将进化后个体作为子代种群，迭代次数加一，返回步骤S22，否则，转入步骤S26；

S28，输出最优适应度值的染色体，确定刀具配置结果，结束流程。