本發(fā)明實施例涉及激光清洗，尤其涉及一種基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代制造業(yè)中，特別是對于精密部件的表面處理，激光清洗技術(shù)因其高效、精準和環(huán)保的優(yōu)勢得到了廣泛的應用。然而，隨著工業(yè)標準的不斷提高，對于激光清洗過程的要求也日益嚴格。

2、目前，許多工業(yè)生產(chǎn)線上采用的是基于經(jīng)驗的手動調(diào)節(jié)方法來設定激光清洗參數(shù)。這種方法依靠操作人員的經(jīng)驗來調(diào)整，如激光功率、掃描速度、脈沖頻率等參數(shù)，以達到較好的清洗效果。手動調(diào)節(jié)參數(shù)的方式耗時較長，且容易受到操作者個人經(jīng)驗和技能水平的影響，難以保證每次都能達到最佳的清洗效果；隨著工業(yè)需求的變化和技術(shù)的進步，簡單的經(jīng)驗法則越來越難以適應多樣化的生產(chǎn)環(huán)境和復雜的工作要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供一種基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中效率低下、清洗效果差以及無法適應多樣化的生產(chǎn)環(huán)境和復雜的工作要求的問題。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供一種基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化方法，包括：

3、初始化設置多個激光清洗參數(shù)集合，每個集合對應不同的清洗目標，所述清洗目標包括：提高清洗效率、減少材料損傷以及降低能耗；

4、通過仿真模擬評估所述激光清洗參數(shù)集合對所述清洗目標的影響效果，構(gòu)建效果評價矩陣；

5、采用多目標優(yōu)化算法解決所述清洗目標之間的沖突，根據(jù)所述效果評價矩陣調(diào)整所述激光清洗參數(shù)集合，得到目標激光清洗參數(shù)集合；

6、當所述目標激光清洗參數(shù)集合中出現(xiàn)關(guān)鍵清洗目標達成的情況后，選擇具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)作為最終優(yōu)化結(jié)果，關(guān)鍵清洗目標包括：表面清潔度達到預定標準、基材無損傷以及清洗效率達到預期水平。

7、可選地，所述初始化設置多個激光清洗參數(shù)集合，每個集合對應于不同的清洗目標，所述清洗目標包括：提高清洗效率、減少材料損傷以及降低能耗包括：

8、定義多個激光清洗參數(shù)集合，每個集合針對不同的清洗目標，所述清洗目標包括提高清洗效率、減少材料損傷以及降低能耗；

9、為每個清洗目標設定初始激光參數(shù)范圍，形成參數(shù)組合，所述參數(shù)組合包括激光功率、脈沖頻率以及掃描速度；

10、基于所述清洗目標，設計所述激光清洗參數(shù)集合的評價標準；

11、根據(jù)所述評價標準，初始化生成多個激光清洗參數(shù)集合。

12、可選地，所述通過仿真模擬評估所述激光清洗參數(shù)集合對所述清洗目標的影響效果，構(gòu)建效果評價矩陣包括：

13、將所述激光清洗參數(shù)集合輸入預設仿真模型，實時采集所述預設仿真模型的激光清洗程序在運行過程中的關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)，所述關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)包括清洗速率、材料表面質(zhì)量以及能耗水平；

14、根據(jù)所述關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)，量化分析所述激光清洗參數(shù)集合對所述清洗目標的影響效果，構(gòu)建包含所述關(guān)鍵性能指標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)矩陣；

15、采用統(tǒng)計分析方法處理所述數(shù)據(jù)矩陣，得到統(tǒng)計分析結(jié)果；

16、基于所述統(tǒng)計分析結(jié)果，構(gòu)建所述效果評價矩陣。

17、可選地，所述采用多目標優(yōu)化算法解決所述清洗目標之間的沖突，根據(jù)所述效果評價矩陣調(diào)整所述激光清洗參數(shù)集合，得到目標激光清洗參數(shù)集合包括：

18、確定多目標優(yōu)化的目標函數(shù)，所述目標函數(shù)的優(yōu)化目標包括：提高清洗效率，減少材料損傷以及降低能耗；

19、其中，所述多目標優(yōu)化的目標函數(shù)如下：

20、；

21、其中，表示多目標優(yōu)化的目標函數(shù)；表示清洗效率；表示減少材料損傷；表示降低能耗；

22、其中，清洗效率的計算公式如下：

23、；

24、其中，表示清洗效率；表示單位時間內(nèi)清洗的面積；是最大可接受的清洗效率；表示由于環(huán)境因素導致的效率下降系數(shù)；

25、其中，減少材料損傷的計算公式如下：

26、；

27、其中，表示減少材料損傷；表示材料表面質(zhì)量的變化量；表示表面粗糙度的變化量；表示因加工缺陷導致的質(zhì)量損失；、、是相應指標的權(quán)重；

28、其中，降低能耗的計算公式如下：

29、；

30、其中，表示降低能耗；表示總能量消耗，表示使用的激光功率；表示因熱效應增加的額外能耗，、表示功率與能耗的關(guān)系系數(shù)，表示最大可接受的能量消耗；

31、基于所述多目標優(yōu)化的目標函數(shù)，引入多目標優(yōu)化算法，以確定不同激光清洗參數(shù)集合的表現(xiàn)；

32、應用所述多目標優(yōu)化算法處理所述效果評價矩陣，識別出非劣解前沿，所述非劣解前沿用于表征在不同清洗目標之間不存在劣勢的參數(shù)集合；

33、根據(jù)所述非劣解前沿，選擇具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)集合作為目標激光清洗參數(shù)集合。

34、可選地，所述方法還包括：

35、定義初始效率下降系數(shù)；

36、在所述初始效率下降系數(shù)中引入相互作用項，得到目標效率下降系數(shù)，所述相互作用項包括：溫度和濕度；

37、在所述目標效率下降系數(shù)中引入多項式項，得到所述效率下降系數(shù)；

38、其中，所述效率下降系數(shù)計算公式如下：

39、；

40、；

41、；

42、其中，a為效率下降系數(shù)的第一影響參數(shù)；b為效率下降系數(shù)的第二影響參數(shù)；表示由環(huán)境引起的效率下降系數(shù)；表示溫度；表示濕度；表示氣壓；表示風速；表示光照強度；表示最優(yōu)溫度；表示最優(yōu)濕度；表示最優(yōu)氣壓；表示最優(yōu)風速；表示最優(yōu)光照強度；表示溫度的標準差、表示濕度的標準差、表示氣壓的標準差、表示風速的標準差、表示光照強度的標準差；是溫度和濕度相互作用的系數(shù)，是溫度的三次項系數(shù)；是溫度的三次項系數(shù)。

43、可選地，所述當所述目標激光清洗參數(shù)集合中出現(xiàn)關(guān)鍵清洗目標達成的情況后，選擇具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)作為最終優(yōu)化結(jié)果，所述關(guān)鍵清洗目標包括：表面清潔度達到預定標準、基材無損傷以及清洗效率達到預期水平包括：

44、在所述目標激光清洗參數(shù)集合中設定關(guān)鍵清洗效果評估指標，以監(jiān)測清洗過程中預定的關(guān)鍵清洗目標的達成情況，所述關(guān)鍵清洗效果評估指標包括表面清潔度和殘留物質(zhì)含量；

45、當所述目標激光清洗參數(shù)集合中任一組合導致的關(guān)鍵清洗效果評估指標顯示已達成所述關(guān)鍵清洗目標時，采用預定的綜合性能評價模型對所有達成所述關(guān)鍵清洗目標的參數(shù)組合進行綜合性能評價，得到綜合性能評價結(jié)果；

46、根據(jù)所述綜合性能評價結(jié)果，篩選出具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)組合，并將所述具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)確定為最終優(yōu)化結(jié)果。

47、可選地，所述在所述目標激光清洗參數(shù)集合中設定關(guān)鍵清洗效果評估指標，以監(jiān)測清洗過程中預定的關(guān)鍵清洗目標的達成情況，所述關(guān)鍵清洗效果評估指標包括表面清潔度和殘留物質(zhì)含量包括：

48、通過傳感器實時監(jiān)測清洗過程中的表面狀態(tài)，并應用圖像處理技術(shù)分析所述表面狀態(tài)，得到表面清潔度信息；

49、利用化學分析儀器檢測清洗區(qū)域內(nèi)的殘留物質(zhì)含量，以獲取殘留物質(zhì)信息；

50、基于所述表面清潔度信息和所述殘留物質(zhì)含量信息，建立評估模型，結(jié)合表面質(zhì)量和殘留物分布特性，生成所述關(guān)鍵清洗效果評估指標，表面質(zhì)量包括：表面粗糙度、光澤度以及缺陷，殘留物分布特性包括：殘留物的密度、種類以及形態(tài)；

51、使用預設的評估標準對所述關(guān)鍵清洗效果評估指標進行處理，評估所述關(guān)鍵清洗目標是否達成，以監(jiān)測清洗過程中所述關(guān)鍵清洗目標的達成情況，所述評估標準需確定所述表面清潔度和所述殘留物質(zhì)含量符合所述關(guān)鍵清洗目標。

52、第二方面，本技術(shù)實施例提供一種基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

53、設置模塊，用于初始化設置多個激光清洗參數(shù)集合，每個集合對應不同的清洗目標，所述清洗目標包括：提高清洗效率、減少材料損傷以及降低能耗；

54、構(gòu)建模塊，用于通過仿真模擬評估所述激光清洗參數(shù)集合對所述清洗目標的影響效果，構(gòu)建效果評價矩陣；

55、調(diào)整模塊，用于采用多目標優(yōu)化算法解決所述清洗目標之間的沖突，根據(jù)所述效果評價矩陣調(diào)整所述激光清洗參數(shù)集合，得到目標激光清洗參數(shù)集合；

56、選擇模塊，用于當所述目標激光清洗參數(shù)集合中出現(xiàn)關(guān)鍵清洗目標達成的情況后，選擇具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)作為最終優(yōu)化結(jié)果，關(guān)鍵清洗目標包括：表面清潔度達到預定標準、基材無損傷以及清洗效率達到預期水平。

57、第三方面，本發(fā)明實施例提供一種計算設備，包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器被設置為運行所述計算機程序以執(zhí)行第一方面任一所述的基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化方法。

58、第四方面，本發(fā)明實施例提供一種計算機存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面中任意一項所述的基于多目標激光清洗參數(shù)的優(yōu)化方法。

59、本發(fā)明實施例中，初始化設置多個激光清洗參數(shù)集合，每個集合對應不同的清洗目標，所述清洗目標包括：提高清洗效率、減少材料損傷以及降低能耗；通過仿真模擬評估所述激光清洗參數(shù)集合對所述清洗目標的影響效果，構(gòu)建效果評價矩陣；采用多目標優(yōu)化算法解決所述清洗目標之間的沖突，根據(jù)所述效果評價矩陣調(diào)整所述激光清洗參數(shù)集合，得到目標激光清洗參數(shù)集合；當所述目標激光清洗參數(shù)集合中出現(xiàn)關(guān)鍵清洗目標達成的情況后，選擇具有最優(yōu)綜合性能的激光清洗參數(shù)作為最終優(yōu)化結(jié)果，關(guān)鍵清洗目標包括：表面清潔度達到預定標準、基材無損傷以及清洗效率達到預期水平。本發(fā)明提供的技術(shù)方案提供了更科學和全面的優(yōu)化手段，在確保清洗質(zhì)量的同時提高了參數(shù)優(yōu)化的效率，實現(xiàn)了高效、智能的激光清洗參數(shù)優(yōu)化過程。

60、本發(fā)明的這些方面或其他方面在以下實施例的描述中會更加簡明易懂。