基于螢火蟲算法的自由曲面測量序列規(guī)劃研究.pdf

1、自由曲面測量技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位，也是近年來精密測量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于三坐標(biāo)測量機(jī)具有測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，目前的工業(yè)應(yīng)用中，大部分自由曲面的測量都是通過三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行接觸測量完成的，但是三坐標(biāo)測量機(jī)的測量效率和智能化程度的低下，制約了其在大型自由曲面測量問題中的應(yīng)用。在該類設(shè)備上裝備智能化程度更高的、不依賴于精確CAD模型和先驗知識的自主測量規(guī)劃技術(shù)，是解決該問題的有效手段之一。
　　本文針對自由曲面的測量

2、序列自主規(guī)劃問題，綜合考慮測量效率、測量合理性和經(jīng)濟(jì)性等目標(biāo)建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用一種群體智能算法——螢火蟲算法對該問題進(jìn)行求解：首先對標(biāo)準(zhǔn)螢火蟲算法的編碼方式、位置更新和迭代規(guī)則等進(jìn)行改進(jìn)，得到改進(jìn)離散螢火蟲算法，并將其應(yīng)用于自由曲面的測量序列規(guī)劃問題；此外，針對多測量終端任務(wù)分配問題，進(jìn)一步對離散螢火蟲算法進(jìn)行改進(jìn)。本文所做工作具體如下：
　　1.建立了自由曲面測量序列規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型。在測量路徑長度最短這一評價函數(shù)基

3、礎(chǔ)上，結(jié)合三坐標(biāo)測量機(jī)對自由曲面測量過程的特點(diǎn)，建立了考慮測量路徑光滑度、測頭旋轉(zhuǎn)距離的目標(biāo)函數(shù)。
　　2.提出改進(jìn)螢火蟲算法并將其應(yīng)用于自由曲面測量序列規(guī)劃問題。為了求解自由曲面測量序列規(guī)劃問題，將標(biāo)準(zhǔn)螢火蟲算法進(jìn)行了離散化操作，提出一種新的距離定義模式，并對算法的位置更新機(jī)制重新進(jìn)行定義，改進(jìn)螢火蟲算法的移動規(guī)則以增強(qiáng)算法的全局搜索能力，從而得到一種改進(jìn)離散螢火蟲算法。提出利用這種改進(jìn)算法對測量序列規(guī)劃進(jìn)行求解的一般方法和步驟

4、，并針對兩個自由曲面零件進(jìn)行測量序列規(guī)劃試驗。結(jié)果表明，改進(jìn)離散螢火蟲算法適用于自由曲面的測量序列規(guī)劃問題，對比試驗進(jìn)一步表明其尋優(yōu)能力明顯優(yōu)于遺傳算法。
　　3.建立多測量終端任務(wù)分配問題的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步改進(jìn)螢火蟲算法以適應(yīng)該問題的求解。在各任務(wù)進(jìn)行平均分配的前提下，建立了自由曲面數(shù)字化過程中多測量終端的測量任務(wù)分配問題的數(shù)學(xué)模型；然后將離散螢火蟲算法的編碼方式、距離定義和移動規(guī)則進(jìn)行了改進(jìn)和適應(yīng)；最后以旅行商標(biāo)準(zhǔn)模型中的hk