Objetivo General
- Objetivos Específicos
- Organización de la Tesis
Cabe señalar que el objetivo específico de este trabajo es generar la trayectoria óptima para el proceso de perforación, reduciendo los tiempos generales de mecanizado utilizando Ant Colony para su optimización. El Capítulo 4 presenta un análisis de resultados, destacando la importancia del algoritmo de optimización para reducir los tiempos de fabricación.
Aportaciones del trabajo
23 El presente trabajo presenta una alternativa para generar código numérico o también conocido como código G, optimizado en tiempos de producción utilizando optimización de colonias de hormigas para buscar el camino más corto. En la Sección 3 se presentará el diseño de la plataforma de software para generar el Código G de la ruta optimizada para el procedimiento de perforación de una cantidad de agujeros en una superficie plana de una placa de cualquier material.
Problemas P, NP y NP-Completos
- Clase P
- Clase NP
- Clase NP-Completo
P es la clase de problemas de decisión en los que podemos decidir o resolver utilizando un algoritmo determinista que se ejecuta en tiempo polinómico. NP es la clase de problemas de decisión en los que podemos verificar la solución utilizando un algoritmo determinista en tiempo polinomial.
Metaheurísticas en los problemas de optimización combinatoria
- Optimización
- Clasificación de los problemas de optimización
- Algoritmos de Optimización
- Metaheurísticas
- Algoritmos inspirados en la naturaleza: metaheurísticas
- Optimización por Colonia de Hormigas para la solución del Problema del
La mayoría de los algoritmos metaheurísticos están inspirados en la naturaleza y se basan en el hecho de que la naturaleza ha encontrado soluciones perfectas a la mayoría de los problemas que ha encontrado durante millones de años. El algoritmo Ant System (AS) consta de dos fases: la primera consiste en construir la solución de la hormiga y la segunda consiste en actualizar el rastro de feromonas.
Conceptos de cómputo paralelo
- Programación secuencial y paralela
- Arquitecturas paralelas
- Distribución de memoria
- Rendimiento de los sistemas paralelos
Sin embargo, se espera que el acceso limitado a la memoria sea uno de los problemas de las tecnologías multinúcleo en un chip debido a la jerarquía de acceso a la caché. La dirección de memoria de un procesador no está asignada a otro procesador, por lo que no existe el concepto de direcciones de memoria globales entre todos los procesadores.
Máquinas de Control Numérico por Computadora
- Definición de Control Numérico
- Tecnología NC y CNC
- Planeación de un programa en CNC
Formalmente, se puede decir que el Control Numérico es la operación de máquinas herramienta a través de instrucciones específicas o códigos de operación para el sistema de control de la máquina [29]. Esto significa que el programador o el operador de la máquina puede cambiar el programa en la unidad de control (en la máquina). 57 Una vez realizada la transferencia del diseño del sistema CAD a CAM solo se requiere la generación de la trayectoria, con la ayuda de un postprocesador (una rutina de programa especial) el software de computadora genera el programa que será ejecutado. en la máquina CNC.
Un programa CNC consta de una serie de instrucciones secuenciales relacionadas con el mecanizado de la pieza. Los comentarios se pueden colocar entre líneas usando paréntesis, de la siguiente manera: (comentario).
Introducción al procedimiento de Taladrado mediante CNC
- Herramientas de Taladrado
- Procedimiento de Taladrado mediante CNC
- Ciclo de taladrado
Las herramientas de perforación más importantes son la broca helicoidal, la broca pequeña, la broca cilíndrica, la broca de profundidad y la broca o varilla de perforación o husillo. El ángulo de hélice de la broca en la Figura 2.13 es el ángulo que forma la hélice de un filo secundario con el eje de la broca. 69 luego sube en G00 al plano de referencia o de inicio, según se programe G98 o G99 (en la figura sube al plano de inicio) [32].
Esta posición en Z define el plano inicial, ya que el ciclo se define en la siguiente línea. Definición del ciclo de taladrado con G81, orden de retorno al plano de referencia con G99, definición de situación de taladrado nº.
Descripción de archivos DXF
- Intercambio de información entre paquetes de software
- Formato DXF
73 objetos con nombre, BLOQUES para describir las entidades que componen cada bloque en el dibujo, ENTIDADES para dibujar entidades, incluidas referencias a bloques, OBJETOS para datos aplicados a objetos no gráficos, utilizados por AutoLISP y ObjectARX, y THUMBNAILIMAGE para un ejemplo de Archivo DXF [34]. Desde el momento en que comienzas a diseñar una pieza en un paquete CAD, ésta presenta una ubicación en el espacio virtual, indicada por coordenadas. El siguiente ejemplo muestra un dibujo del diseño de una pieza en la Figura 2.18 y su correspondiente formato DXF, el mismo que la parte principal del archivo DXF generado en la Figura 2.19 (ver Apéndice III).
Diseño de la plataforma de software
- Interfaz gráfica
- Clases principales
- Procesamiento en paralelo del algoritmo
En el ejemplo de la Figura 3.2 se pueden ver todos aquellos puntos que representan ciudades (en el caso del estudio del algoritmo para la resolución del problema del Agente Viajero) o los huecos que presenta una pieza previamente diseñada. En la sección Resultados de la simulación de la Figura 3.3, se muestra un gráfico que muestra el tiempo de ejecución que le tomó al algoritmo encontrar la distancia óptima del mapa generado. 78 En este gráfico de la Figura 3.3 se puede ver cómo evolucionó el algoritmo hasta encontrar uno óptimo, lo que nos da una idea de su convergencia, medida en unidades de tiempo.
82 La Figura 3.8 muestra el diagrama de clases de la plataforma de software que contiene el algoritmo Ant Colony. En la Figura 3.9 se puede ver la división de tareas para ejecutar procedimientos mediante paralelismo.
Experimentos
La Tabla 3.1 muestra el primer experimento de un diseño de placa perforada que se muestra en la Figura 3.10. La Tabla 3.2 muestra el segundo experimento de un diseño de placa perforada que se muestra en la Figura 3.11. La Tabla 3.3 muestra el tercer experimento de un diseño de placa perforada que se muestra en la Figura 3.12.
La Tabla 3.4 muestra el cuarto experimento de un diseño de placa perforada que se muestra en la Figura 3.13. Experimento 5 – A Experimento 5 – B Experimento 5 – C Número de hoyos: 70 Número de hoyos: 70 Número de hoyos: 70 Número de hormigas: 125 Número de hormigas: 125 Número de hormigas: 125 Número de repeticiones:.
Interpretación de Archivos DXF
El siguiente código de la Figura 3.17 muestra una porción del archivo DXF de un círculo (agujero en el caso de taladrar la pieza), con sus coordenadas y diámetro. Una vez recuperados los datos que contienen la información de ubicación del componente, existen dos opciones de procesamiento; El primero consiste en el procedimiento de visualización de los agujeros en la interfaz gráfica diseñada y el segundo es la optimización del código G81 presentado en el apartado 3.3 obteniendo las coordenadas correspondientes de cada agujero de la pieza. Para mostrar los huecos en la interfaz gráfica hay que tener en cuenta que el formato DXF trabaja con el sistema de coordenadas WCS (World Coordinate System), el sistema más utilizado en dibujo técnico y en organizaciones espaciales, como la NASA, para la Ubicación de objetos [35].
El procedimiento de normalización de datos WCS para este trabajo está diseñado con base en el siguiente procedimiento. Esto hace posible mostrar los agujeros en el plano según el sistema de coordenadas de píxeles, donde todos los valores son positivos, como se muestra en la Figura 3.18.
Optimización de código G81 para Taladrado
97 en la fase tres, obteniendo información válida requerida por el algoritmo de optimización en la fase cuatro; La información es válida si describe la ubicación exacta de los agujeros en la pieza. En la fase cuatro, la información obtenida de la interpretación del archivo DXF se introduce en el algoritmo de optimización de Ant Colony, lo que da como resultado la mejor ruta basada en la distancia más corta; La manipulación de la herramienta de perforación se realiza desde la etapa cinco, la generación del código numérico utilizado en la mayoría de las máquinas CNC.
Completando el proceso ejecutando este programa numérico en la máquina CNC, luego de lo cual continúa el proceso de producción.
Análisis de eficiencia del algoritmo
La Figura 4.1 muestra el primer experimento para probar el algoritmo basado en computación paralela que genera la trayectoria optimizada de la herramienta de perforación como se muestra en el mapa visual de resultados. La Figura 4.3 muestra el segundo experimento para probar el algoritmo basado en cálculo paralelo que genera la ruta optimizada para la herramienta de perforación como se muestra en el mapa de puntuación visual. La Figura 4.5 muestra el tercer experimento para probar el algoritmo basado en computación paralela que genera la ruta optimizada de la herramienta de perforación como se muestra en el mapa visual de resultados.
107 La Figura 4.7 muestra el cuarto experimento para probar el algoritmo basado en computación paralela que genera una trayectoria optimizada de la herramienta de perforación como se muestra en el mapa visual de resultados. La Figura 4.9 muestra el quinto experimento para probar el algoritmo basado en computación paralela que genera una trayectoria optimizada de la herramienta de perforación como se muestra en el mapa visual de resultados.
Análisis de resultados de tiempos de manufactura
La Operación 1 consiste en el proceso de perforación de cinco piezas mostradas en las figuras 4.12 a 4.15, en placas de acero de ¼” con dimensiones de 8” x 8” pulgadas, generadas en la consola con la trayectoria óptima encontrada por el algoritmo que genera el código numérico a ser implementado en la máquina CNC. La Figura 4.16 muestra la diferencia en los tiempos de mecanizado, en este caso perforando cinco piezas con diferente distribución de agujeros y número de agujeros. La Operación 2 consiste en el proceso de perforación de cinco piezas mostradas en las figuras 4.17 a 4.20, en placas de acero de ¼” con dimensiones de 15” x 15” pulgadas, generadas en la consola con la trayectoria óptima encontrada por el algoritmo que genera el código numérico a ser implementado en la máquina CNC.
En estas dos pruebas realizadas se puede observar que al aumentar el área aumenta la diferencia entre los algoritmos de generación de trayectorias cuando la pieza tiene una cantidad suficientemente grande respecto al espacio vacío entre cada agujero. Sin embargo, estas características presentaron una diferencia en el consumo de tiempo en comparación con las trayectorias generadas por el algoritmo de optimización de colonias de hormigas.
Trabajo a futuro
Integrar en la plataforma de software una serie de interfaces gráficas para el usuario que le permitan seleccionar la herramienta, profundidades y tipo de perforación. 11] Marco Dorigo, Luca Maria Gambardella: Sistema de colonias de hormigas: un enfoque de aprendizaje cooperativo para el problema del viajante. Paar, ¿Qué tan seguros son los FPGA en aplicaciones criptográficas?, en: Actas de la Conferencia Internacional sobre Aplicaciones y Lógica Programable en Campo (FPL 2003), LNCS 2778, Springer – Verlag, Berlín.
38] Ling Chen, Hai-Ying, & Shu Wang, Parallel implementation of ant colony optimization on MPP. [39] Gao Dongdong, Gong Guanghong, Han Liang, Li Ni, Application of multi-core parallel ant colony optimization to the target assignment problem.
Código G
G121 Mill outside circle or island G122 Mill from counter bore G123 Mill outside ellipse pocket G124 Mill inside ellipse pocket G125 Mill outside slot.
Código M
Grupos de Códigos DXF
