[发明专利]一种板材激光切割机及控制方法、计算机

权利要求书

1.一种板材激光切割机控制方法，其特征在于，所述板材激光切割机控制方法包括：

采集待切割板材的位置图像数据；

图像位置信息通获取：获取各个序列图像的边缘信息，并将各个序列图像划分为相同的区域，利用免疫遗传方法的自适应疫苗提取机制，首先将迭代至当前代数为止所出现的20个最优抗体提取出来，形成疫苗库，并且在下一次迭代开始之前对疫苗库进行更新；其次，从这20个最优抗体中提取出一个疫苗抗体，疫苗抗体每个基因位上的符号取为这20个最优抗体中对应基因位上出现概率最大的符号；按照接种概率P_v选取经过遗传操作形成的新抗体进行疫苗接种，并比较接种前后抗体与抗原的亲和度；接种操作能够提高抗体的适应度则接受接种，反之放弃接种；免疫接种的概率P_v＝0.7；得到聚集位置信息；并对位置信息进行标记物体的三维重构；

根据三维重构后的标记，通过中央处理模块自动控制焦距的调节；

在待切割基板的切割轨迹上覆盖吸热层后对板材进行激光切割。

2.如权利要求1所述板材激光切割机控制方法，其特征在于，免疫遗传方法包括：

步骤一，决策变量设置：

决策变量X＝{C；S}由两部分向量构成，所有向量元素的取值为0或1，结构如下式所示；

C＝{C₁₁,C₁₂,C₂₁,C₂₂,...,C_n1,C_n2}(1)；

S＝{S₁,S₂,...,S_m}

式中：n为待切割板材的位置数，m为激光切割机可行切割位置数；C_i1、C_i2(i＝1,2,…,n)分别表示待切割板材的第i可行位置是否需要切割的位置以及需要切割的曲线类型；S_i(i＝1,2,…,m)表示激光切割机的第i个可行切割位置是否实际有激光切割机光束；

步骤二，初始种群产生：

按照式(1)所示随机抽样产生种群抗体中各基因位上的初始值；

通过提高式(2)中P的取值，来自减少抗体字符串中代表激光切割机光束发射与否的基因位置出现字符“1”的个数，抽样C_i1、S_i位置的基因值时，P取值为0.9；在抽样C_i2取值时，P取值为0.5；初始种群的大小选为100；

步骤三，遗传操作：

如式(3)所示；适应度值计算的矢量距浓度值由亲和度与浓度所决定的选择概率决定，亲和度和浓度计算公式分别如式(4)和式(5)所示；

浓度与亲和度的选择概率为：

式中：α为调节选择概率的权重系数；P_fi与分别为由抗体i的亲和度与浓度所决定的选择概率；

亲和度的计算：设种群中有N个抗体，其中抗体i的亲和度为f_i，则P_fi采用正比选择策略获得：

其中，i＝1,2,…,N；

浓度的计算:当采用矢量距表示抗体浓度时，计算如下：

交叉操作采用两点交叉的形式，交叉概率P_c设置为0.9，在种群变异操作中采用动态变异率，如式(6)所示；

PM_g＝PM_min+(PM_max-PM_min)·r^g (6)；

式中：PM_g为第g代种群抗体的变异率，PM_min与PM_max分别为变异率的最小值与最大值；r为收缩因子，分析中取为0.99；

采用自适应疫苗提取机制；首先，将迭代至当前代数为止所出现的20个最优抗体提取出来，形成疫苗库，并且在下一次迭代开始之前对疫苗库进行更新；其次，从这20个最优抗体中提取出一个疫苗抗体，疫苗抗体每个基因位上的符号取为这20个最优抗体中对应基因位上出现概率最大的符号；按照接种概率P_v选取经过遗传操作形成的新抗体进行疫苗接种，并比较接种前后抗体与抗原的亲和度；接种操作能够提高抗体的适应度则接受接种，反之放弃接种；免疫接种的概率P_v＝0.7；

步骤五，疫苗库的进化：

在使用克隆遗传算法推进疫苗库的进化过程中，克隆种群的大小设置为100，每一个抗体的克隆数量采用式(7)计算；在基因突变算子中采用固定的变异率P_m＝0.1；

在克隆的过程中，每个抗体复制的数目q_i如式所示

其中，设初始种群中有n个抗体，即A(k)＝{a₁,a₂,…,a_n}，其中抗体i的亲和度记为为f(a_i)，设定克隆后种群A′(k)的容量为N_c，取Nc>n；

其中算子[x]表示不大于x的最大整数；

步骤六，种群更新：

免疫操作后，用疫苗库中亲和度最高的5个抗体替换种群中同数量的亲和度最差个体；当连续20代未搜索到更优解时，随机生成种群中亲和度较差的85％抗体。