马云峰
山西大众电子信息产业集团有限公司
摘要：加固显示器后面板加工工序复杂，步骤较多，加工特征多，通过改进遗传算法对其加工路线进行优化，能够提高收敛概率、收敛速度，缩短加工时间，有助于提高生产厂家的经济效益。
关键词：加固显示器；改进遗传算法；路线优化
加固显示器是一种近十几年大量生产的显示器，指的是为达到环境适应性需求，在设计过程中，对于液晶显示器存在的一些问题，如电磁屏蔽、密封、抗震性能不佳等，采取专业技术，从而对显示器提供保护的产品[1]。加固显示器应对恶劣环境的性能较佳，目前已经在电脑笔记本、手机、自主收银机、ATM机等领域内，获得了广泛应用。
一、加固显示器后面板加工路线优化的必要性
加固显示器主要有后面板、前面板、散热间隔、铝型材固定包脚等部分组成，其中，后面板承担着显示器的“心脏”、“大脑”的重要角色，内部按照有诸多重要零部件，如电源、控制木块、滤波器及连接器等，为满足这些零部件的安装需求，后面板的加工中，长有螺纹孔、锥孔、光孔、凹槽及平面等组成。不同加工特征，对加工要求各有不同，而且后面板的位置分布并不统一。在现有的加固显示器后面板施工中，工作人员通常是根据自身经验，对各加工特征进行排布，对加工顺序进行调整，并没有对加工特征做整体的路径分析及规划，这会导致加工效率减慢，致使加工时间延长[2]。为提高加工效率，我们需要对后面板的加工路线进行优化，缩短加工用时。
二、基于改进遗传算法的加固显示器后面板加工路线优化策略
遗传算法属于全局性的寻优、搜索方法，在工业生产中应用这一方法，需要借鉴生物进化论中的自然选择理论，根据实际情况进行完善。运用改进遗传算法来优化加固显示器的后面板加工路线，首先需要全面掌控其加工特征，才能运用算法分析加工顺序及路线。
1.后面板的加工特征
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图1：加工显示器后面板
（说明：H7.18、H5.3为孔，F8和F12为槽，TH10.4、TH1.4、TH10为螺纹孔，F1到F7，F9到F11均为平面）
从图1可知，加工显示器的后面板中，加工特征十分丰富，包括螺纹孔、倒角、凸台、光孔、凹槽、平面。对其进行整体分类，可划分为螺纹（钻孔、攻丝）、孔（钻孔、扩孔、铰孔）、槽（粗铣、半精铣或粗铣）、平面（粗铣、半精铣、精铣）（备注：括号中为各加工特征的处理方案）。
2.明确加工优先权
在零件加工中，对路线进行优化，需要遵循基准面先行、先粗后精、先面后孔的原则，按照这一原则，其加工路线如图2所示：
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图2：典型加工路线图
根据加工原则、典型加工路线，可对各加工特征的优先权系数进行定义，将之以P代替，优先权和P的取值成正比。各特征的赋值见表1。根据分析结果，对各特征进行编号，加工工序共41道，加工特征共17个。
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3.对加工路径进行优化
借助改进遗传算法，将改进之后的选择算子、交叉算子，共用在算法这种，促使算法更为合理。后面板加工中，加工工序如各路径点，借助这一算法，我们可以找到一条经过各个路径点、距离最短的路径。
3.1基因编码
首先通过浮点数编码、二进制编码方法，用0、1来对基因进行表示。按照表1的结果，加工中的41道工序，可通过[41×4]的矩阵进行表示，其中41为加工步骤，4为各步骤需要储存起来的信息数。我们选取粗铣作为案例，公式为：W（1）=[S1,F 1,9，粗铣]，S1指的是工步，F1指的是加工特征，9指的是优先权系数P，粗铣是加工的方案。根据这样的方式，我们可将41道工序的公式列出。
3.2生成初始种群
经过基因编码方式，可生成初始种群，其中包含的个体数量，可以为20个到100个。本次计算中，设定初始种群数量是50。在约束前提下，将本次获得的41组基因，通过随机分布方式，形成50种基因排列的顺序，过程为：从基因中随机选取某一加工特征，将这一特征的“基因组”加入到已有的两个基因内，逐一实施，不可将目前的基因组顺序打乱，到形成一个完整个体之后，分析这个个体和约束条件是否符合，若符合，则可根据相同措施，随机形成后面的个体，种群总量最终要达到设定的50个。
3.3适应度函数
在对群体内的个体进行好坏评定时，适应度函数可以说是唯一的标准，个体适应度值衡量的标准是总加工时间，适应度值和时间成反比，而时间越短，表明个体的优先度越高[3]。在后面板加工路线优化过程中，优化目标为总体的加工时间，所用时间越短，那么路线就越理想。据此，制定适应度函数如下：
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f（x）是我们的目标函数，也就是总体加工时间。
加工中心内，换刀次数、装夹变换次数、走刀行程均可对加工时间造成影响，优化目标函数，需要由这三个要素组成，这些要素在加工时间中，占据不同的比重，需要经过权重分配，将之变成单目标的优化问题。之后通过改进选择算子、改进交叉算子，避免算法进至局部最优解，促使算法收敛速度加快。
3.4设定终止条件
最后设置遗传算法终止条件：将最初设定最大进化代数完成（本研究设定的是200代），或是在连续几代中，种群个体适应度函数最大值未见改进。
在设定终止条件后，就可进行求解了，借助这一算法，可将后面板加工时间缩短至少48s，工程意义巨大。
三、结束语
在对加固显示器后面板加工路线优化中，改进遗传算法能够发挥巨大作用，可缩短后面板的加工时间，促使生产效率提高，故而在立体零件加工中，可对这一优化后的加工路线加以应用。
参考文献：
[1]孙娟, 孙鹏. 加固显示器固定支架的结构优化设计[J]. 工程技术(文摘版), 2016(11):00047-00047.
[2]罗会林. cobLED显示屏选择及安装中的问题与优化对策[J]. 中国设备工程, 2020, No.446(10):214-215.
[3]余荣. 机载液晶显示器的散热结构优化[J]. 湖北农机化, 2020,244(07):151-151.