[发明专利]一种激光切割工艺参数的管理方法

权利要求书

1.一种激光切割工艺参数的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.以影响激光切割质量的可调参数为变量，建立用以表示多目标优化问题的多目标稳健模型，利用遗传算法获得满足稳健条件的多个解，采用灰色关联分析法对多个解进行数据处理，以获得灰色关联度最高的一个优化解作为质量特征参数；

b.利用上述方法求解激光切割不同加工材料状态下的多目标稳健模型，以相关联的加工材料的特征信息、质量特征参数和可调参数作为一条记录，建立由若干条记录组成的参数管理数据库；

c.向参数管理数据库中输入一条包括加工材料的特征信息和质量特征参数在内的加工需求数据，利用加权模糊C-均值聚类算法，调取与该加工需求数据最匹配的一条记录，并从该条记录中输出相关联的可调参数作为加工控制数据。

2.根据权利要求1所述激光切割工艺参数的管理方法，其特征在于：在步骤a、b、c中所述的可调参数包括激光功率、切割速度、辅助气体压力、喷嘴直径、焦点位置、激光占空比和激光频率的参数。

3.根据权利要求1所述激光切割工艺参数的管理方法，其特征在于：所述步骤a、b中的多目标稳健模型采用基于目标函数波动范围的改进稳健模型，如下：设计变量：x=[x₁,x₂,...,x₇]

目标函数：F(x)=[f₁(x),...,f₆(x)]

约束条件：x_i＝x_i0,i＝1,2,...,7

Δf_i0(x)^L≤Δf_i(x)≤Δf_i0(x)^U,i=1,2,...,6

其中，x_i0为第i个变量的设定值；Δf_i0(x)^L为第i个目标函数的波动值上界，Δf_i0(x)^U为第i个目标函数的波动值下界。

4.根据权利要求1所述激光切割工艺参数的管理方法，其特征在于：

在步骤a中灰色关联分析法对多个解进行数据处理包括以下步骤：步骤1为多目标解的标准化计算；步骤2为灰色关联系数的计算；步骤3为灰色关联度的计算；步骤4为熵测量法计算质量特征权重。

5.根据权利要求4所述激光切割工艺参数的管理方法，其特征在于：

步骤1中采用的公式为：

望小特征参数：

Xi*(k)=maxXi(k)-Xi(k)maxXi(k)-minXi(k)]]>

望大特征参数：

Xi*(k)=Xi(k)-minXi(k)maxXi(k)-minXi(k)]]>

望中特征参数：

Xi*(k)=1-|Xi(k)-Xob(k)|maxXi(k)-Xob(k)]]>

其中，i＝1,2,...,n;k=1,2,...,p；是第i个序列中的第k个元素的标准化值，X_ob(k)是第k个质量特征的期望值，n是实验次数，p是质量特征数；

步骤2采用的公式为：

ξ0,i(k)=Δmin+ζΔmaxΔ0,i(k)+ζΔmax,i=1,...,n;k=1,...,p]]>

其中，ξ_0,i(k)是比较序列X_i和参考序列X₀间的第k个元素的相对差异，Δ_0，i(k)是X₀(k)和X_i(k)间的真实差值；

Δ0,i(k)=|X0*(k)-Xi*(k)]]>

Δmax=maximaxk|X0*(k)-Xi*(k)]]>

Δmin=minimink|X0*(k)-Xi*(k)]]>

ζ是区分或识别系数，取值为0.5；

步骤3采用的公式为：

r0,i=Σk=1pwkξ0,i(k),i=1,2,...,n]]>

其中，n为Pareto解集输出解的个数，w_k为权重（∑w_k＝1）；

步骤4采用的公式为：

W=1(e0.5-1)Σi=1nwe(xi)]]>

计算质量特征权重的步骤如下：

①计算每个质量特征的所有序列的灰度相关系数的和；

Dj=Σi=1nξi(j),j=1,...,p]]>

②系数标准化；

k=1(e0.5-1)×n=10.6487×n]]>

③计算每个质量特征的熵；

ej=kΣi=1nwe(ξi(j)Dj),j=1,...,p]]>

④计算熵的和；

E=Σj=1pej]]>

⑤计算每个质量特征的权重；

wj=1/p-E(1-ej)Σj=1p1/p-E(1-ej),j=1,...,p.]]>