【技術實現步驟摘要】
一種基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法
[0001]本專利技術涉及裝配序列規劃
，特別涉及一種基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法
。
技術介紹
[0002]近年來，工程實際應用場景中出現了許多復雜的工程優化問題，為了解決這些優化難題，研究人員提出了許多不同的啟發式算法，這些算法可以幫助我們更有效地解決這些問題，如蟻群算法
(Ant Colony Optimization
，
ACO)、
粒子群算法
(Particle Swarm Optimization
，
PSO)、
遺傳算法
(Genetic Algorithm,GA)
等
。
花授粉算法
(Flower Pollination Algorithm
，
FPA
算法
)
作為面向連續空間子集的局部強搜索算法，可用于解決多種優化問題，包括函數優化
、
組合優化和機器學習問題等，但將花授粉算法用于解決裝配序列優化問題的主要挑戰是
FPA
算法的連續性及重復迭代性，一方面，基本
FPA
算法的搜索空間是由實域構成的，但針對裝配序列優化問題，搜索空間由一系列離散的序號組成，故該算法不能直接用于求解給定的離散的裝配序列優化問題；另一方面，基本
FPA
算法的全局搜索能力較弱，一般在局部空間反復迭代，直至搜索到最優解，這也會造成結果...
【技術保護點】
【技術特征摘要】 【專利技術屬性】
1.
一種基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：獲取高速錠軸的各零件裝配信息并建模，然后根據零件之間的位置關系和裝配優先關系，構建零件的干涉矩陣
IM
x
、
裝配優先關系矩陣
PM
和裝配工具矩陣
TM
；步驟2：目標函數建立：基于錠軸裝配體各零件間的裝配關系，建立裝配方向改變次數
N
t
、
裝配工具改變次數
N
d
和高速錠軸的同軸度
σ
同
以及高速錠軸的平行度
σ
平
評價指標，并設置各自權重，構建優化目標評價體系的目標函數；步驟3：改進傳統的花授粉算法：在算法每一次迭代之前，對種群中的個體進行突變操作，從局部授粉生成的花粉中利用部分匹配交叉運算；步驟4：基于改進的花授粉算法，實現基于改進的花授粉算法的高速錠軸裝配序列規劃方法，輸出最優的高速錠軸裝配序列，最優的高速錠軸裝配序列包括各零件的裝配方向改變次數
、
裝配工具改變次數和最小適應度值
。2.
根據權利要求1所述的基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法，其特征在于，步驟1具體為：步驟
1.1
：獲取高速錠軸裝配信息，簡化高速錠軸為
26
個零件，對高速錠軸的各零件進行編號，得到各零件編號
p1,p2,
…
,p
26
，并得到一個由
26
個零件組成的裝配序列
P
＝
[p1,p2,
…
p
26
]
，這樣每個裝配序列由1?
26
的字符串組成，每個裝配工具也有對應的裝配工具編號；步驟
1.2
：結合高速錠軸的裝配工藝對其進行三維建模，得到三維模型；根據零件編號和裝配工具編號進行高速錠軸的零件級裝配信息建模；步驟
1.3
：根據高速錠軸零件之間的位置關系和裝配優先關系，構建高速錠軸零件的干涉矩陣
IM
x
、
裝配優先關系矩陣
PM
和裝配工具矩陣
TM。3.
根據權利要求2所述的基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法，其特征在于，步驟
1.3
具體為：在高速錠軸三維模型的基礎上，開始對高速錠軸裝配序列進行建模，分析影響裝配序列規劃的因素，隨后對這些影響因素進行建模，即建立零件的干涉矩陣
、
裝配優先關系矩陣
、
裝配工具矩陣約束矩陣；對各裝配部件間的裝配優先關系分析，存在裝配優先級，定義裝配優先關系的規則如式
(1
?
1)
所示：其中，
p
ij
表示裝配關系優先級，零件
i
和零件
j
都為高速錠軸
26
個零件之一，并且
i
，
j
都小于等于
26
；因此對高速錠軸簡化模型進行裝配優先關系分析得到裝配優先關系矩陣
PM
，如式
(1
?
2)
所示，其中零件在自身關系中約束值都取0；
高速錠軸各零件在裝配過程中，所改變的次數稱為裝配方向改變次數，裝配方向改變次數采用干涉矩陣計算，干涉矩陣表示在正交裝配坐標系中高速錠軸零件在
±
X、
±
Y、
±
Z
六個方向上裝配時與已裝配的零件之間的干涉情況，基于六個方向的干涉情況可分析出該零件可行的裝配方向；定義
IM
x
為高速錠軸在
X
方向的干涉矩陣，
I
ijx
為高速錠軸在
X
方向裝配時第
i
個零件與第
j
個零件的干涉情況，
i,j
＝
1,2,
…
,n
，其中
n
為高速錠軸零件個數，
IM
x
矩陣表達式如式
(1
?
3)
所示：式
(1
?
3)
中，干涉矩陣
IM
x
中
I
ijx
的取值判斷方法如式
(1
?
4)
所示：根據以上原理，高速錠軸在
Y、Z
軸正方向的干涉矩陣
IM
Y
和
IM
Z
分別為式
(1
?
5)、
式
(1
?
6)
所示：
IM
y
為高速錠軸在
Y
方向的干涉矩陣，
I
ijy
為高速錠軸在
Y
方向裝配時第
i
個零件與第
j
個零件的干涉情況，
i,j
＝
1,2,
…
,n
，其中
n
為高速錠軸零件個數；式
(1
?
5)
中，干涉矩陣
IM
y
中
I
ijy
的取值判斷方法如式
(1
?4?
2)
所示：所示：
IM
z
為高速錠軸在
Z
方向的干涉矩陣，
I
ijz
為高速錠軸在
Z
方向裝配時第
i
個零件與第
j
個零件的干涉情況，
i,j
＝
1,2,
…
,n
，其中
n
為高速錠軸零件個數；式
(1
?
6)
中，干涉矩陣
IM
z
中
I
ijz
的取值判斷方法如式
(1
?4?
3)
所示：
高速錠軸某個零件在同一坐標系的正負方向的裝配干涉情況是一樣的；高速錠軸裝配工具的改變次數是由每個零件在裝配過程中受到的幾何約束所決定的，裝配工具改變次數采用裝配工具矩陣計算，裝配工具矩陣表示高速錠軸零件在裝配時與上一個零件之間的裝配工具更換情況；定義
TM
為高速錠軸零件的裝配工具矩陣，
T
ij
為高速錠軸裝配時第
i
個零件與第
j
個零件的裝配工具更換情況，
i,j
＝
1,2,
…
,n
，其中
n
為錠軸零件個數，矩陣表達式如式
(1
?
7)
所示：式中，裝配工具矩陣
TM
中
T
ij
的取值判斷方法如式
(1
?
8)
所示：
4.
根據權利要求1所述的基于改進的花授粉算法的工業產品裝配序列規劃方法，其特征在于，步驟2具體為：步驟
2.1
：定義最終裝配序列的總裝配方向改變次數為
N
t
，具體表達式如下公式
(1
?
9)
：上式
(1
?
9)
中
I
i
通過0或1定量表示相鄰零件裝配方向是否相同，當零件間裝配方向相同時
I
i
＝0，相反的當零件間裝配方向不相同時
I
i
＝1；
N
t
越小代表裝配過程改變次數越少，效率越高；定義最終裝配序列的總裝配工具改變次數為
N
d
，具體表達式如下公式
(1
?
10)
：上式
(1
?
10)
技術研發人員：丁司懿，周文波，張潔，毛新華，王森，童輝輝，
申請(專利權)人：北京中麗制機工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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