利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021113610528
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1:进行产品三维模型构建,得到三维立体模型;根据产品的零部件之间的约束关系以及配合关系,构建三维空间干涉矩阵,搜索可行的装配序列集合;

步骤2:以装配方向的改变次数以及装配工具改变次数为评价指标,并设置评优权重,构造目标函数;

步骤3:通过对智能水滴算法的改进,将产品的各个零件设为水滴算法上的各个节点,则水滴流经某个节点的路径代表该待加工零件有该节点的装配序列,结合评价指标构造适应于装配序列的适应度函数,然后得到装配评价函数,得到新的智能水滴算法公式;

所述步骤3中,综合上述步骤2零件在装配过程中所依据的评价指标,构造适应于装配序列的适应度函数:式(2)中,Fi表示第i个零件装配时的适应度函数,Fij(h,h+1)表示从第h个零件到第h+1个零件的装配过程中所依据装配评价指标而产生的装配评价函数,其中,h∈[i,N‑i],结合式(1)得到装配评价函数:r t

Fij(h,h+1)=μ1fij(h,h+1)+μ2fij(h,h+1)   (3)r t

其中,fij (h,h+1)表示从第h个零件向第h+1个零件装配时装配方向发生改变次数,fij(h,h+1)表示从第h个零件向第h+1个零件装配时装配工具改变次数,μ1是在装配评价函数中装配方向发生改变的权重值,μ2是在装配评价函数中装配工具发生改变的权重值,且μ1+μ2=1;

步骤4:利用改进后的智能水滴算法公式,对装配序列规划问题进行迭代求解,搜索最优装配序列解,通过最优装配序列解实现装配序列优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:所述步骤1中的实现过程:将装配体的二维图通过Catia软件得到三维立体模型,得到n个零件组成的装配体P={p1,p2,...,pn},对各个零件进行编号,根据待装配体各个子零件之间的装配关系,建立空间三维干涉矩阵Rd,所述空间干涉矩阵Rd如下所示:d∈{+x,‑x,+y,‑y,+z,‑z}

其中,n表示装配体由n个零件构成,pi表示在装配序列中第i个零件的编号,d表示零件i沿±x,±y,±z方向对零件j进行装配,由于每个零件存在6个装配方向上的干涉矩阵,则需要将代表6个方向上的干涉矩阵结合组成综合空间干涉矩阵Rd,对综合空间干涉矩阵每行元素进行或运算,得到待装配零件与其他零件的干涉情况,干涉矩阵中的rij表示装配完第i个零件后,紧接着对装配第j个零件所产生的干涉情况,若rij的值为0,则说明第i个零件对接下来安装的第j个零件不产生干涉,反之,若rij的值为1,则说明产生干涉;将未与其他零件产生干涉的零件加入到可行装配集合VP中。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:所述步骤2中以装配方向的改变次数以及装配工具改变次数为评价指标,则具体的目标函数为:Fij=μ1fij(r)+μ2fij(t)    (1)

其中,Fij为目标函数,fij(r)表示在装配第i个零件到第j个零件装配方向改变次数的适应度函数,fij(t)表示在装配第i个零件到第j个零件装配工具改变次数的适应度函数,μ1表示影响装配方向的权重值,μ2表示影响装配工具使用的权重值。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:在步骤3中,设置智能水滴参数信息,其中包含:水滴个数N(IWD),最大迭代数Nmax,初始水滴访问集合CT,泥土量Soilij,泥土量参数as,bs,cs,速度量Velij,速度量参数av,bv,cv;基于智能水滴算法,将待加工零件设为水滴算法上的各个节点,水滴流经某个节点的路径,则代表该待加工零件有该节点的装配序列。

5.根据权利要求4所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:所述步骤3中,对节点间路径概率选择上以及最优值保留上进行改进,具体公式如下式所示:IWD

式(5)中,ε为极小实数值,其作用是避免分母中出现趋于0,从而使迭代发生错误;P(i,j)表示第i个零件到第j个零件概率选择计算公式,f(soil(i,j))表示位置i与位置j之间的与泥土量相关的函数,即下式中有泥土量式(6);

式(6)中,soil(i,h)为下一节点的路径泥土量;g(soil(i,j))表示位置i与位置j之间的泥土量公式,soil(i,j)为位置i到位置j的泥土量,soil(i,h)为位置i到位置j中某点h为该搜索过程中找到的最小泥土量;

引入概率选择因子p0,使得在下一节点路径选择概率能够动态调整;当搜索处于前期时,使所有待选路径节点都有被选择的概率,而当搜索到后期时,迭代结果被确定在某一范围,此时自适应因子p0增大,加快收敛速度;此为选择概率公式如下:其中p0∈(0,1),r为(0,1)中的随机数,pi表示第i个节点处时的概率选择因子,P0为初始节点时的概率选择因子。

6.根据权利要求5所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:将每代种群进化中搜索到的最优适应度水滴 保存为精英个体,若下次t+1次迭代个体中的最优适应度水滴个体优于上代最优适应度个体,则替代上代最优个体,设为新代精英个体。

7.根据权利要求1所述的一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法,其特征在于:步骤4中具体步骤为:步骤41:初始化水滴参数,并设置最大迭代数Nmax;

步骤42:初始化水滴数量,并将可行装配零件集合VP中的零件置于水滴节点上,设置每个水滴初始所携带的泥土量以及初始速度,对所有水滴执行步骤43至步骤48操作;

步骤43:开始一次迭代,并搜索下一节点路径;

步骤44:利用自适应概率选择下一路径点;

步骤45:运用到式(4)到式(7)计算每个水滴的个体适应度值;

步骤46:将适应度最高的水滴个体best设为精英水滴Fbest;

步骤47:更新此次迭代水滴速度以及泥土量;

步骤48:将当代最优值Fbest与上代最优值比较,若小于上代最优值,则最为全局最优值,并更新全局泥土量;

步骤49:若达到最大迭代数,则当前最优值最为全局目标最优值,否则迭代继续,重复执行步骤42。