一种基于Petri网的多横梁水切割走刀路径优选方法，用Petri网的令牌播放功能，模拟多横梁系统的切割过程，优选出所需要的协调两两相邻横梁系统的总次数最少的走刀路径设置方案，方法步骤：输入待切割的大型工件的计算机辅助设计CAD文件，分解成各横梁系统的待切割部分的CAD子文件；将CAD子文件进一步导入计算机辅助制造CAM软件，设置各横梁系统的走刀路径，对于同一加工任务，可以设置若干种可能的走刀路径；由各种走刀路径方案对应地生成若干多切割过程的Petri网模型，并借助令牌播放计算各走刀路径给定的多切割过程所需的协调次数，选出所需要的协调两两相邻横梁系统的总次数最少的走刀路径，用于生成数控代码。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数控水射流切割加工领域，具体地说，涉及大型工件的多横梁式水射流切割机床的走刀路径的优选方法。
技术介绍
水射流切割(简称水切割)是一种冷态的点切割技术，因无热变形和附加应力变形、切割材料无选择性、切割速度快，以及无污染等特点，明显优于其他切割技术，如硬质刀具切割、激光切割、电火花切割、等离子切割等。水切割技术如今已被广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、传播、汽车、化工、食品等行业，切割多达500多种类型材质，如钢材、 钛、合金、复合材料、大理石、皮革等。近年来航空航天、装备制造、石化、食品加工等行业中大型工件(4_12m乃至更长) 水切割需求迅猛增长，应运而生了两种大型水切割机床方案，即单横梁水切割系统与多横梁式水切割系统。单横梁水切割系统具有单一横梁及安装其上的水刀头以及长的导轨和工作台，但切割效率较低。多横梁式水切割系统由多个水切割横梁、导轨、切割台拼接组合而成，各横梁系统可以并行地切割。多横梁系统的切割效率显著较高，又具备伸缩性与可扩展性，已成为大型水切割的首选方案。然而，多横梁式水切割系统为保证衔接部分无切割死区，必须做到相邻两两横梁系统的加工区域存在一定的重叠。在没有任何措施的情况下，一旦相邻两横梁系统在重叠区的时段具有交集，则尽可能发生干涉和碰撞，导致系统的损毁。 因此对于多横梁系统，首要考虑的问题是如何协调多个平行且相互存在约束的切割过程之间的协调，避免干涉。对此，目前存在离线和在线两种协调策略。离线的协调方法，大体思想是将多横梁水切割机床的位置干涉问题转变为时间干涉问题，预先安排相邻切割过程中各横梁系统位于干涉区的时序，并将这种协调策略固化到NC代码。在线协调策略根据在线检测到的相邻横梁的位置信息，动态决定横梁的前进与暂停状态和进入干涉区的先后顺序。在线的协调控制方法将直接操控各横梁的CNC控制器。无论选择离线协调策略还是在线协调策略，都需要先对给定的大型工件的切割加工任务进行走刀路径的设置。然而，不同的走刀路径所引发的后续的协调各相邻横梁系统的次数也不同，所需的协调次数越大，则意味着系统中的碰撞的可能性越大，也越易于导致系统的可靠性大大降低，而若能从不同的走刀路径设置中找出一个最优的，即引发的后续的协调相邻横梁系统的次数最少乃至为零的那个，则在这样的优选的走刀路径设置下，无论采用哪种协调策略，都会使得发生碰撞的可能降到最小，从而大大提高系统的可靠性。从这个意义来说，提供一种多横梁式水切割走刀路径优选方法显得非常重要，但目前尚未有这类方法出现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，所述多横梁式水切割是由多横梁式水射流切割系统实现的，所述的多横梁式水射流切割系统包括n个横梁系统且n个横梁系统沿导轨方向依次排列并记为第I横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统，n为多横梁式水射流切割系统中的横梁系统总数，n GO +且n彡2，□+为正整数的集合，i G 各个横梁系统含一个设有水刀头的横梁及计算机数字控制CNC系统，其特征在于，该方法包括以下步骤A.对多横梁式水切割系统的加工区域进行划分分别将第I横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统中的各横梁运动所覆盖的最大区域，作为第I可达区、第2可达区、…、第i可达区、…、第nl 可达区，nl =n，将相邻的第j可达区和第j+1可达区的重叠部分作为第j重叠区，j G ，第j重叠区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第j重叠区的左重叠线与右重叠线， 分别将第I重叠区、第2重叠区、…、第n2-l重叠区的两侧沿导轨各增加一个横梁的宽度， 形成第I干涉区、第2干涉区、…、第n2-l干涉区，n2 = n，将第I干涉区、第2干涉区、…、 第n2-l干涉区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第I干涉区左干涉线与右干涉线、第2 干涉区左干涉线与右干涉线、…、第n2_l干涉区左干涉线与右干涉线。B.以计算机辅助设计CAD文件的形式输入给定的大型工件切割任务，按照以下情况进行切割轮廓的分解和分配，形成各横梁系统的切割部分的CAD子文件BI.如果待切割轮廓完全位于第j重叠区内，j G ，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统或第j+1横梁系统；如果待切割轮廓位于第j可达区内的第j重叠区之外的区域，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；如果待切割轮廓位于第j可达区内且待切割轮廓始于第j重叠区内、止于第j重叠区外，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；B2.对于连续跨越第j重叠区、第j+1重叠区、…、第j+k-1重叠区的待切割轮廓， j，k G 且i+k G ，k G □ +代表跨越的重叠区个数，以待切割轮廓跨越的各重叠干涉区的中心线为界，将待切割轮廓沿导轨方向分割成第j段、第j+1段、…、第j+k-1 段、第j+k段，分割后的各待切割轮廓段分别分配给第j横梁系统、第j+1横梁系统、…、第 j+k-1横梁系统、第j+k横梁系统；C.将上述的各CAD子文件导入水切割计算机辅助制造CAM软件，设置各横梁系统的水刀头的走刀路径即刀头的启动点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、快进路线、各轮廓加工的先后顺序，以及输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数；D.将分配给各个横梁系统的轮廓中跨越干涉线的每条轮廓和每条快进路径，以干涉线为界分段并标记，将所有轮廓按照加工的先后顺序标记成干涉区内轮廓段与干涉区外轮廓段两类，将分配给第i横梁系统的干涉区内轮廓段与干涉区外轮廓段分别记为/巧、 OP1p A<a <m\A< (3 <m\ ,m\、分别为分配给第i横梁系统的干涉区内轮廓段与干涉区外轮廓段的总数，再将各个横梁系统的所有快进路径按照加工的先后顺序标记成干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段两类，将第i横梁系统的干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段分别记为/么、oe；,i<^</；,i<r</；,/；\ /丨分别为第i横梁系统的干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段的总数；E.根据切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数，计算第i横梁系统的刀头启动过程耗时TOi与刀头终止过程耗时TEi,走刀路径中干涉区内轮廓段与干涉区外轮廓段的执行时间分别记为Hg、TOP;，TIP-TOP1/丹别与IP^ OP;一一对应，以及第i横梁系统的干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段的执行时间分别记为 77 、TOQ;，TIQ1x、TOQy丹别与IQ^rOQ;一一对应；F.建立多横梁系统水切割过程的Petri网模型①对第i横梁系统的刀头启动过程与刀头终止过程分别建模为启动库所Pu与终止库所Pi,E，启动库所包含一个令牌，重复本步骤，依次取i = I □ n ;②对分配给第i横梁系统的干涉区内叫个轮廓段//I与干涉区<个外轮廓段的切割过程，以及第i横梁系统的干涉区内//个快进路径段/01与干涉区外/丨个快进路径段的快进过程，分别建模为叫个区内切割库所、< 个区外切割库所、/丨个区内快进库所及个区外快进库所并按照横梁刀头行进的先后顺序分别记为Pu，Pi,2，...，Pi, s， s = m\ +m'2 +V1 +V2，重复本步骤,依次取i = I □ n ;将第i横本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，戴先中，孙维，郭涛，李正权，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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