基于螢火蟲(chóng)算法的自由曲面測(cè)量序列規(guī)劃研究.pdf

1、自由曲面測(cè)量技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域占據(jù)越來(lái)越重要的地位，也是近年來(lái)精密測(cè)量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有測(cè)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(cè)量都是通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行接觸測(cè)量完成的，但是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量效率和智能化程度的低下，制約了其在大型自由曲面測(cè)量問(wèn)題中的應(yīng)用。在該類(lèi)設(shè)備上裝備智能化程度更高的、不依賴(lài)于精確CAD模型和先驗(yàn)知識(shí)的自主測(cè)量規(guī)劃技術(shù)，是解決該問(wèn)題的有效手段之一。
　　本文針對(duì)自由曲面的測(cè)量

2、序列自主規(guī)劃問(wèn)題，綜合考慮測(cè)量效率、測(cè)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(chóng)算法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行求解：首先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)螢火蟲(chóng)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(chóng)算法，并將其應(yīng)用于自由曲面的測(cè)量序列規(guī)劃問(wèn)題；此外，針對(duì)多測(cè)量終端任務(wù)分配問(wèn)題，進(jìn)一步對(duì)離散螢火蟲(chóng)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(cè)量序列規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。在測(cè)量路徑長(zhǎng)度最短這一評(píng)價(jià)函數(shù)基

3、礎(chǔ)上，結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)自由曲面測(cè)量過(guò)程的特點(diǎn)，建立了考慮測(cè)量路徑光滑度、測(cè)頭旋轉(zhuǎn)距離的目標(biāo)函數(shù)。
　　2.提出改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法并將其應(yīng)用于自由曲面測(cè)量序列規(guī)劃問(wèn)題。為了求解自由曲面測(cè)量序列規(guī)劃問(wèn)題，將標(biāo)準(zhǔn)螢火蟲(chóng)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(duì)算法的位置更新機(jī)制重新進(jìn)行定義，改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法的移動(dòng)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(chóng)算法。提出利用這種改進(jìn)算法對(duì)測(cè)量序列規(guī)劃進(jìn)行求解的一般方法和步驟

4、，并針對(duì)兩個(gè)自由曲面零件進(jìn)行測(cè)量序列規(guī)劃試驗(yàn)。結(jié)果表明，改進(jìn)離散螢火蟲(chóng)算法適用于自由曲面的測(cè)量序列規(guī)劃問(wèn)題，對(duì)比試驗(yàn)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(cè)量終端任務(wù)分配問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法以適應(yīng)該問(wèn)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(guò)程中多測(cè)量終端的測(cè)量任務(wù)分配問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型；然后將離散螢火蟲(chóng)算法的編碼方式、距離定義和移動(dòng)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