基于非支配排序与遗传算法的毛边锯材优化下锯算法研究

【目的】为解决我国木材加工企业在毛边锯材锯切过程中存在出材率低和智能化加工能力不足的问题,本研究基于非支配排序与遗传算法提出一种毛边锯材优化下锯智能算法。【方法】通过分析毛边锯材下锯方式,确定了先截断后纵解再截断的加工方法。分析毛边锯材传统纵向等宽锯切方法不足,以出材率为最终求解目标,完成两阶段优化下锯模型构建。将毛边锯材视作无缺陷锯材进行下锯方案求解,同时考虑出材率与坯料价值,基于坯料宽度编码,采用非支配排序与拥挤度排序确定个体优劣,提出多种群寻优策略完成种群迭代,获取多种下锯方案。取出所有下锯方案对原含缺陷锯材模拟锯切,使用遗传算法寻找方案的最优下锯顺序,以得到最终下锯方案。选用C++编程实现算法功能,并通过OpenCV C++编程显示仿真锯切结果。实测毛边锯材分别采用传统等宽锯切方法与本算法对锯材进行模拟锯切,对比锯切结果以验证算法可行性。【结果】本算法在使用不同横向截断长度、不同输入坯料宽度和不同锯材的情形下,仿真锯切结果均优于传统等宽锯切方法,锯材完整坯料出材率与总出材率明显提升。【结论】优化下锯方法相比传统等宽锯切方法可提供更好的下锯方案,能在一定程度上实现毛边锯材优化下锯,为我国毛边锯材智能化加工提供一种新的解决方案。

毛边锯材智能加工装备控制系统设计与试验

【目的】为了提高机械式毛边锯材清边机及人工检测手动进给的生产效率,降低加工成本,设计了基于视觉检测的毛边锯材智能加工装备的控制系统。【方法】通过分析毛边锯材智能加工装备的结构特点和控制要求,确定了基于工业以太网的总体控制框架,明确控制系统的研究方向。设计了基于工业以太网的通讯硬件平台,实现S7-200PLC的以太网通信设置。利用OPC通讯技术在计算机上搭建OPC服务器实现PLC与计算机数据通讯,从而实现整套控制系统的联网功能。在现场控制系统中利用三台S7-200PLC分别对上料、锯切、分拣设备进行独立式控制设计。在集中管理层中,主要实现系统的智能控制、数据存储和人机交互功能,系统中采用LabVIEW作为毛边锯材上位机的集中控制平台的开发平台,通过LabVIEW与OPC服务器的数据交互,间接实现LabVIEW对S7-200PLC设备系统智能控制;利用Access数据库软件为LabVIEW上位机建立毛边锯材数据库系统,以实现设备运行数据的科学管理。【结果】通过对毛边锯材智能加工装备控制系统试验平台的调试与试验表明:以太网通信稳定,LabVIEW上位机控制系统的各项功能正常,能实现对PLC的控制,数据库系统能够实现对数据的记录和查询。【结论】基于工业以太网技术的毛边锯材智能加工装备控制系统,可实现毛边锯材装备自动化、信息化、智能化的生产。