面向定制化生产的智能雕刻机自动换刀与路径规划

摘要

为解决传统雕刻机在定制化生产中因换刀频繁和路径固定导致的效率与柔性不足问题，本文针对智能雕刻机设计集成化自动换刀及路径规划系统。首先构建了支持多约束优化的软硬件协同架构；其次提出了以换刀次数和加工时间最小化为目标的智能刀序规划方法；最后研究了集成刀具约束的自适应路径规划策略，包括分层全局规划、局部轨迹优化与安全换刀点动态生成。实验表明：与传统加工方法相比，该系统在典型定制工件加工中，通过实施自适应的安全点规划策略，成功地将空行程时间减少24%,同时将碰撞风险降到0;在复杂曲面零件的加工验证中，换刀过程碰撞风险发生率降为0,空行程时间减少24%,路径规划与实时避障模块的平均响应时间达到3.5 ms,避障的成功率高达100%,但路径的长度仅增长约8%,这极大地增强加工的效率和安全性。

关键词

定制化生产 / 智能雕刻机 / 自动换刀 / 路径规划