激光切割金屬厚板工作效率的優化分析模型

唐韻清，馬 瑞，徐 婧，王一諾，王旭武

（山東科技大學濟南校區財經系，山東 濟南 250031）

在激光加工過程中，一般采用平行線來完成對金屬厚板的加工。通過并行處理實現不同區域的切割，為了使算法效率得到進一步提高，需要建立模型對其進行優化，從而完成不同目標圖像的雕刻。根據相應的輸入參數，在計算單層輪廓圖形時，只考慮相應的水平方向的切割圖形進行分析，在確定內外邊界的情況下，計算激光陰影線的總長度。水平線的相應圈數計算其平均運行時間，以獲得其效率。為了計算相應的多層輪廓切割方案，需要計算不同內外邊界下的剖面線，總長度和相應的橫截面線圈數得到相應的耗時和效率。由于激光加工光斑很小，輪廓數據越多，對程序效率的要求就越高。因此，我們的優化算法必須對其性能進行分析，才能得到更合理的優化策略，才能滿足金屬厚板加工的工作要求。

本文建立回歸擬合分析模型，對單層輪廓的相應加工方案進行綜合分析研究，通過給定的數據得到相應的切割方式，從而確定其內外邊界的情況，得到切割方案，得到總陰影線的長度，從而完成相應的加工方式，并計算出效率，從而滿足實際加工情況。另外，本文在原有模型的基礎上，對其參數進行了分析和改進，得到了多層輪廓的切割方案。在不同的情況下，可以對陰影線的總長度進行進一步的研究。完成了耗時，多層輪廓處理下的效率計算實現了最優化。

1 問題1求解

為了分析和探索不同的金屬厚板切割方式，我們采用回歸擬合的方法對不同的數據進行分析，得到在現有數據條件下的激光切割方式，從而得到更加合理的平行線切割方案。

優化的目標為：

參數解決方案應為：

對于每個對象，其激光切割能力的擬合一般如下：

我們可以將對象分為兩種類型的激光內線和外線，如下圖所示，并根據不同類型的對應線條進行整體優化。

圖1 激光外部電路

圖2 激光外部電路

我們對金屬厚板的切割效率進行了評估，從而得到激光切割時間的大小。從圖中可以看出，激光切割能力越強，切割時間越短，切割效率越高。激光切割能力越弱，切割時間越長，切割效果越差。

因此，我們可以計算出這15 條激光切割平行線的位置，然后根據位置數據和我們的擬合算法，我們可以計算出在不同條件下如何切割，具體參數如下。

表1 線路位置

我們可以計算出其長度的變化規律，由此可以得到整體的參數數據，從而能夠完成進一步的優化。我們的優化過程就是通過這種計算模式來實現的，并對不同的外部和內部加工模式下的方案進行了優化，具體的計算參數是。

表2 指標數量

表3 指示器長度

因此，我們可以計算出，總長度為2,586 條，切割線數為15條，總時間為311.6 條。效率最終將達到每毫秒0.05。

2 問題2求解

對全文的參數進行了優化和改進，得到了多層輪廓的處理方式，實現了多層輪廓的進一步優化。具體優化框圖如下。

圖3 激光切割能力優化100 次

圖4 激光切割能力優化200 次

圖5 激光切割能力優化500 次

圖6 激光切割能力優化1000 次

表4 線路定位

通過優化可以得出，對于多層輪廓線的處理，只需要10 條線就可以完成處理，還可以計算出每條線的實際長度，應該是。

表5 指示長度

因此，我們可以進行進一步的計算，得到最終的相應參數，應該是。

表6 數量

因此，我們可以計算出，總長度為724 條，切割線數為10 條，總時間為128.1 條。效率最終將達到每毫秒0.08。

3 總結

針對問題一，建立回歸擬合分析模型，對單層輪廓的金屬厚板切割加工方案進行綜合分析研究，通過給定的數據得到相應的切割方式，從而確定其內外邊界的情況，得到切割方案，得到總陰影線的長度，從而完成相應的加工方式，并計算出效率，從而滿足實際加工情況。

對于第二個問題，本文在前一個模型的基礎上對其參數進行了分析和改進，得到了多層輪廓的切割方案。在不同的情況下，可以對陰影線的總長度進行進一步的研究。完成了耗時，多層輪廓處理下的效率計算實現了最優化。