[发明专利]面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法及系统

权利要求书

1.面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立目标零件的隐式水平集函数模型，在所述模型内部构造标示分工序加工区域的若干有序水平集子函数；建立增材头和刀具的参数化隐式水平集函数模型；

构造工序规划优化问题模型，以最小化零件分割界面面积为目标函数，以加工完整性、增材头可达性、切削刀具可达性为约束条件；

求解所述目标函数和各约束条件的敏感度信息，进而获得标示分工序加工区域的水平集子函数的演化速度场；

基于演化速度场，更新标示分工序加工区域的水平集子函数，并进行工序合并的判断与操作，进而实现增减交替工序的演化及合并更新；

检查收敛条件，以符合收敛条件的最优解为所获得的增减交替加工序列。

2.如权利要求1所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，所述隐式水平集函数满足符号距离场特性，其中，正值标示零件内部或增材加工区域内部，负值标示零件外部或增材加工区域外部，0值表示零件或所划分增材区域的边界。

3.如权利要求1所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，对任意零件进行体素化处理，然后基于材料分布，构造符号距离场函数，建立目标零件的隐式水平集函数模型；在目标零件内部区域，建立若干有序的水平集子函数，每一个子函数对应于一个增材制造分工序的材料加工区域；建立增材头和切削刀具的参数化隐式水平集函数模型。

4.如权利要求1所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，以所划分的增材工序加工区域相交边界面积最小为优化目标，设置加工完整性约束、增材头可达性约束、切削刀具可达性约束，建立所述的目标函数和约束条件。

5.如权利要求1所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，所述演化速度场的获得方式如下：

运用拉格朗日乘子法，将目标函数和约束条件构造为拉格朗日函数；

对拉格朗日函数推导得到敏度方程；

根据拉格朗日函数的最速下降原则，获得零值水平集轮廓的演化速度场，确保拉格朗日函数的严格下降趋势。

6.如权利要求1所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法，其特征在于，所述更新标示分工序加工区域的水平集子函数，并进行工序合并的判断与操作，包括以下内容：

基于演化速度场，求解哈密顿—雅可比方程以更新所述的各水平集子函数；

调入合并机制，检查合并条件，决策各水平集子函数之间是否可合并，从而减少水平集子函数的数量。

7.一种面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划系统，其特征在于，包括以下步骤：

第一模块，被配置为建立目标零件的隐式水平集函数模型，在所述模型内部构造标示分工序加工区域的若干有序水平集子函数；建立增材头和刀具的参数化隐式水平集函数模型；

第二模块，被配置为构造工序规划优化问题模型，以最小化零件分割界面面积为目标函数，以加工完整性、增材头可达性、切削刀具可达性为约束条件；

第三模块，被配置为求解所述目标函数和各约束条件的敏感度信息，进而获得标示分工序加工区域的水平集子函数的演化速度场；

第四模块，被配置为基于演化速度场，更新标示分工序加工区域的水平集子函数，并进行工序合并的判断与操作，进而实现增减交替工序的演化及合并更新；

第五模块，被配置为检查收敛条件，以符合收敛条件的最优解为所获得的增减交替加工序列。

8.如权利要求7所述的一种面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划系统，其特征在于，所述隐式水平集函数满足符号距离场特性，其中，正值标示零件内部或增材加工区域内部，负值标示零件外部或增材加工区域外部，0值表示零件或所划分增材区域的边界。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法。

10.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至6中任一项所述的面向增减材复合制造的增减交替工序自动规划方法。