共边排样件激光切割路径的规划

排样软件的应用使材料利用率得到了很大提高，然而后续切割软件若不能保证有效地切割零件、保证零件质量及提高生产率，则排样软件在材料利用率上获得的收益将丧失。基于图论学理论，建立了规则与非规则零件共边排样时激光切割路径规划的数学模型，给出了在充分考虑加工质量、加工效率、制造成本情况下的激光切割路径优化目标：打孔点最少以及切割中割嘴空行程最短。提出了满足激光切割工艺要求的三个切割路径优化算法：用于求解理想情况下共边切割路径优化问题的一个新的欧拉回路算法；基于奇度顶点完全图最小权最大匹配算法来求解一般情况下共边切割路径优化问题的算法；利用废料区域进一步减少打孔点的处理策略与求解算法。给出了各种算法的运行实例，验证了所提出的算法的有效性。     

二维激光连续切割移动材料路径算法及约束

提出了一种逐行获取信息的阅读文档(RW)模型,并利用该模型等效并推导出二维激光在二维空间定尺切割移动材料的路径关系。根据分析的路径和延迟的阶跃函数确定半连续、连续恒速、连续变速切割的路径算法。在理想情况下,只要设定好光刀均匀一致切割速度νy、光刀在二维空间最大偏离坐标(x0,y0)、切割材料的最小尺寸LMIN,就可以根据切割路径适当调节辅助切割过程中光刀移动速度ν0和被切割体进给速度νx,实现对运动材料的连续切割,并且通过Pro/E运动仿真模拟和单位时间切割效率验证,所提出的G(t)符合恒速体连续切割路径算法,且满足约束限制下,一个周期内可实现两段材料的连续剪切。     

包含多重嵌套轮廓线的激光切割空移路径规划

包含多重嵌套轮廓线的空移路径规划是开发激光切割系统的主要问题之一,在满足嵌套图形由内到外的激光切割工艺要求下,提出启发式排序和网格排序算法,实现优化排序。首先通过射线法,判断多重嵌套轮廓线的位置关系;然后采用最佳适应度优先的启发式排序算法,将空移距离、轮廓线的面积作为评价指标,分别赋值权重得到总体适应度,选择适应度高的轮廓线作为下一个切割图形;最后,为了满足不同应用场景,提出另外一种网格排序方法,根据轮廓线控制点的疏密程度,基于层次聚类算法划分网格,按照规则的路线遍历网格,依次确定定位到每个网格中的轮廓线。仿真与试验结果表明,相比于智能优化排序算法,启发式排序和网格排序在满足激光切割工艺要求的前提下,不仅可以有效缩短空移路径,还大大减少了计算时间,显著提高激光切割效率和质量。     

基于层间信息继承的金属增材制造扫描线填充算法

金属增材制造具有快速、无模具、自由成形复杂结构的特点,已经成功应用于航空、航天、模具、医疗等领域.随着制造零件的复杂程度和体积的不断增加,三维模型的数据量增大,数据处理所需要的时间大幅增加,尤其是路径规划所需的时间陡增,这已经成为制约该技术应用的主要瓶颈,亟需解决.为了减少路径规划所需的时间,基于增材制造连续两层之间轮廓相似这一基本事实,将三维模型切片得到的二维轮廓按特征进行分组,提出层间信息继承算法,充分利用上一层计算的填充路径信息,快速计算出当前层的填充路径.该算法无需计算每条扫描线与当前层众多轮廓环的交点,极大减小了路径填充的计算量,加快了填充速度.实验结果表明,该算法整体的计算效率明显高于传统路径填充算法,尤其对于等截面或截面连续变化的模型,该算法的加速效果尤为突出.     

镍锌铁氧体复合片材亚纳秒激光切割

镍锌铁氧体复合材料是一种性能优良的吸波材料，同时还具有高柔性和可加工性，广泛用于屏蔽通信中的电磁干扰。为提高铁氧体复合片材的切割质量，采用先进的脉冲激光切割工艺，并选择窄脉宽的亚纳秒脉冲激光为光源。首先改进了激光切割的扫描策略，结果表明，与常规的多遍策略相比，周期性“扫描-冷却”多遍策略显著抑制了热积累，使切缝热影响区宽度从567.39μm减小至249.42μm,降低了56%。在改进的扫描策略基础上，使用响应曲面模型分析激光平均功率(P)、光束扫描速度(v)、“扫描-冷却”每个周期内扫描次数(n₁)3个因素对热影响区宽度和切割效率的综合影响，并进行参数优化。高的平均功率、高的扫描速度和少的扫描次数有利于降低热影响区宽度，同时兼顾切割效率。参数优化结果显示，平均功率19.7～21.1 W,扫描速度1 750～1 800 mm/s,每个周期内扫描20～24次，可以实现在9个周期切断0.2 mm镍锌铁氧体复合片材，切缝热影响区宽度约为200μm。     

少无废料激光板材切割技术

采用少无废料激光板材切割技术,可以大幅度地提高材料利用率,缩短切割时间,提高生产效率。激光切割路径优化算法和板材的无搭边排样技术是少无废料激光板材切割的关键技术问题。文章研究了少无废料激光切割路径优化原则,在此基础上,研究了少无废料激光切割编程技巧,并结合纺机板材的激光切割实践,进行了少无废料激光板材切割技术研究,结果表明,采用少无废料激光切割技术,材料利用率可10%~30%,切割长度可减少5%~10%。     

基于多层有限元模型的激光选区熔化多层瞬态温度场演化规律研究

建立了激光选区熔化(SLM)加工的多层瞬态热有限元模型,该模型考虑了随温度变化的材料属性,并通过将粉末材料的热物理属性转换为实体材料的热物理属性来模拟粉末-实体的转换过程,有限元分析结果与单熔道实验结果吻合,验证了该模型的有效性。研究了扫描速度(0.2 m/s,0.4 m/s,0.6 m/s)和激光功率(80 W,100 W,120 W)对温度场的影响,并研究了相邻层之间的铺粉过程的冷却效应。结果显示,当扫描速度越大时,温度峰值点相较激光光斑中心越偏后,温度峰值和温度梯度随着激光功率的增大或者扫描速度的减小而增大,该研究为SLM加工工艺参数的选择提供了理论依据。     

BIS：一种降低空时隙开销的RFID防碰撞算法

提出了一种优化的基于时隙ALOHA的随机型防碰撞算法--BIs算法.该算法在帧开始前扫描空时隙的位置,并结合标签估算算法实现对帧长的动态调度,最大限度地减少空时隙的时间开销,以实现提高多标签读取效率的目标.仿真结果表明,在不考虑误码的理想情况下,采用该算法的系统效率最高可以达到81%,高于ALOHA算法的理想系统效率,识别速度与一般的时隙ALOHA算法和二进制算法相比有较大幅度的提高.     

基于蚁群算法的有时间窗车辆调度问题的研究

有时间窗的车辆调度问题（vSPITw）是一个复杂的非线性组合优化问题，一般运用分阶段方法求解。现将蚁群算法应用于车辆调度问题，设计动态确定车辆数和随机搜索路径的新方法，实现车辆数和路径长度的同时优化，并对蚁群算法的信息素更新规则进行了改进，以优化其搜索能力和加快收敛速度。同时给出了算法的实现过程，通过对实例求解，取得了满意的结果。     

多光纤ASON网络动态路由优化算法

本文研究了多光纤波分复用光网络中的动态路由和波长分配问题，提出了基于分层图模型的一种新的多光纤网络的动态路由优化算法，该算法将连接请求的建立转化为在分层图模型中为该请求寻找一条最优路径，这使得设计者可以同时考虑路由和波长分配的问题，从而取得更好的效果。模拟结果显示基于分层图模型的(MFD—RWA：MultiFiber Dynamic：Routing and Wavelength Assignment)算法优于传统的动态最短路径算法。     

一种基于飞秒激光白内障手术的碎核轨迹设计

针对在飞秒激光辅助晶状体碎核中,需要根据白内障患者的晶状体浑浊等级选择不同的扫描方案,且其每一层的扫描轨迹不连续的问题,提出了一种参数化的螺旋形激光扫描碎核轨迹。对螺旋形扫描轨迹进行了整体参数化定义,解出了扫描轨迹的数学模型,并求解了轨迹中关键数据点的坐标值。最后对扫描轨迹数学模型建立了仿真,其仿真结果验证了所求解扫描轨迹数学模型的正确性。此种碎核方案的每一层轨迹连续,可通过改变相应参数实现不同的切割效果,为飞秒激光辅助白内障手术提供了一种新型的碎核方案,具有一定的实用价值。     

优化蚁群算法在网络知识路由系统中的应用

研究网络知识路由问题,提高网络资源搜索质量。针对传统方法在网络资源搜索过程中,存在搜索时间长,得不到最优解,导致搜索速度慢,效率低的问题。为了提高网络资源搜索效率,提出一种基于改进蚁群的路径搜索算法,在混合信息素更新策略,自适应挥发因子等方面进行改进,并设置了先行蚂蚁和后行蚂蚁。该方法有效地避免了蚁群搜索陷入局部最优,加快了收敛,提高了搜索效率。仿真结果表明,改进方法缩短了搜索时间,网络资源搜索效率明显提高,证明是一种有效的优化方法,能够在最短时间找到资源搜索的最优解,是解决网络资源搜索优化问题的有效算法。     

一种求解矩形排样问题的遗传-离散粒子群优化算法

针对制造业领域的矩形优化排样问题,提出一种遗传-离散粒子群优化算法.引入交换子和交换序概念,解决了标准粒子群优化算法在求解组合优化问题时粒子的更新难以描述问题;融合遗传算法的交叉与变异思想,增强了粒子群的多样性和稳定性;同时采用改进的最低水平线搜索算法加快算法的收敛速度,并解码形成排样方案.通过实验数据对比,验证了该算法在求解矩形排样问题中的高效性和鲁棒性.     

自由曲面激光强化的轨迹优化研究

根据激光强化的工艺特性,从优化的角度出发,提出了一种基于平行截面法的改进算法.首先通过分析光斑的平均离焦量与光斑覆盖域曲率的关系,得到用自由曲面最大主曲率表示的工艺所允许的最大光斑尺寸公式;进而通过轨迹样本点分析的方式,得到统计平均的相邻平行截面间距.该方法综合考虑光斑大小、光斑间距、轨迹排距等多种因素,相较于一般的轨迹规划算法,能在保证加工效果的基础上有效提高加工效率.最后给出了一个算例,这一方法被用于汽车门板局部的激光强化加工轨迹规划,取得了良好的效果.     

基于改进局部搜索算法的三维空间路径规划研究

在机器人路径规划中,搜索区域维数增大会导致路径搜索算法收敛时间过长甚至不收敛的现象发生。针对此类问题,文中以改进的局部搜索算法为基础,融合蚁群算法中信息素因子和人工势场算法中势场因子,建立了启发函数模型以提高寻优的目的性,并对搜索到的路径用迭代法进行优化。文中具体讨论了三维空间中路径点的选取方式和启发函数模型的建立方法,同时给出了算法的详细流程。最后通过MATLAB仿真实验证明基于改进后的算法进行路径规划时,迭代次数降低,搜索速度变快,路径点轨迹趋势更加平稳。     

激光在线膏药切片系统

膏药在上膜之后、包装之前必须经过切割加工成一定规格的小片。传统的膏药切片工艺是采用刀片对由步进电机控制的条状、长幅面的膏药进行机械式切割。这样不仅速度低、精度不高而且生产效率低。为保证膏药切片的合格率 ,提高生产效率 ,我们采用先进激光加工技术和控制、计算机技术相结合 ,研制了一种新型切割系统%D%D激光在线膏药切片系统。与传统机械式切割相比 ,该系统具有连续、稳定、精度高、非接触等一系列特点 ,并成功地将生产效率提高了 8倍。本系统是激光切割技术在医用橡胶膏剂领域的又一成功应用 ,具有极强的实用价值和良好应用前景。     

激光切割排样系统在硅钢板材加工中的应用

激光切割技术是当前世界上最先进的切割工艺之一，加之排样软件的应用，使板材的利用率得到了很大提高。为了填补扇片零件研究的不足，借鉴传统多边形顶点射线算法的基本原理，提出扇片零件顶点射线算法，解决了任意包角以及任意半径的扇片零件在硅钢板材上的优化排样问题。同时，以该算法为基础，利用VC++6.0开发了一套激光切割排样系统，进行了大量实际排样优化计算。实验结果表明，该算法既满足了实际生产中激光切割的工艺要求，又能够有效地提高硅钢板材的利用率。     

认知无线电系统中基于量子粒子群算法的PHY层及MAC层决策优化

认知无线电技术是下一代通信发展的方向和趋势,同时也是目前通信研究中的热点问题。针对认知无线电系统中,在某一信道条件下其通信系统的物理层（PHY）和媒体链路层（MAC）的基于多个目标来实现优化的问题,基于量子粒子群算法的基本思想,把量子粒子群算法引入认知无线电系统中,并对该算法进行适当的改进,最后基于WSGA控制对电台优化问题进行了仿真,通过仿真证明了其有效性。     

UV激光切割覆盖膜炭化问题影响因素研究

采用一种新颖的技术即在光路中首次使用光束整形器切割覆盖膜,明显的减轻了炭化现象。研究了激光切割工艺参数,抽风系统,激光器和切割材料对切割覆盖膜炭化的影响。研究表明:快的切割速度,高的激光频率,低的激光功率,可以减轻炭化。改进抽风系统,不同的激光器和切割材料,可以减轻炭化。本文研究的炭化影响因素为实际应用提供了理论和实验依据。