基于遗传算法的测量仿真系统路径优化问题研究.pdf

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1、基于遗传算法的测量仿真系统路径优化问题研究刘酷，汤辉，倪仁品(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)ResearchonPathOptimizationforMeasuringSimulationSystemUsingGeneticAlgorithmLIUZhe，TANGHui，NIRenpin(NO．38ResearehInstituteofCETC，Hefei230088，China)摘要：分析了三坐标测量机和测量仿真系统的于汽车、航空和机械等领域。复杂的被测件上往往工作原理，阐述了一套基于CATIAV5平台的测量拥有大量的特征测量点，因此，测量路径

2、规划非常仿真系统的功能和工作流程，在Matlab平台上根据重要，选择不合适的测量路径会造成巨大的时间浪测量点数据和测量机的功能特性建立了数学模型，费。在此，针对某测量仿真系统，使用遗传算法研并利用遗传算法对测量点路径进行优化计算。最究测量点的路径规划问题。后，通过实验验证了路径优化系统的可行性，分析1仿真测量系统原理了遗传算法的优化效果。关键词：三坐标测量机；测量仿真系统；遗传算测量仿真系统的工作流程为：法；CATIA；Matlaba．在CATIA中建立被测样品的实体模型。中图分类号：TP29b．软件完成特征识别和数据运算后，在模型上文献标识码：A生成几何元素的特征测量点，

3、如图1所示。测量点文章编号：100l一2257(2015)01—0061一O3的规模与样品的特征数量和复杂程度有关。Abstract：Theworkingprincipleofcoordinatemeasuringmachines(CMM)andmeasuringsimu—lationsystemisintroducedinthispaper．Thefunctionandworkingflowofameasurementsimu—lationsystembasedonCATIAV5areproposed．Themathematicalmode1ofmeasuringsyst

4、emis图1测量仿真系统测量点的生成establishedinMatlab，accordingtocoordinateofc．根据测量点的空间位置进行测量路径规划。measuringpoints．Thepathoptimizationisexecu—d．在CATIA软件内虚拟CMM的测量过程，tedbasedonGeneticAlgorithm．Intheendofthis检验系统合理性。paper，thefeasibilityofthepathoptimizationsys—e．将测量点的坐标和测量路径转化成运动指ternisvalidated．令，控制CMM系统完成测量

5、任务。Keywords：coordinatemeasuringmachines；步骤c即为本文研究的重点。在步骤b完成measuringsimulationsystem；geneticalgorithm；后，CATIA软件将测量点的信息导出成文本文件，CATIA：Matlab路径优化的依据就是这些数据。路径优化在Mat一1ab中编程实现，依照遗传算法得到优化后的测量O引言点次序，再导入到CAITA软件中完成后续步骤。三坐标测量机(CMM)是计算机辅助检测2建立数学模型(CAI)领域的一种新型精密测量仪器，广泛地应用进行路径规划的第1步是建立数学模型，获得三收稿日期：2014

6、一O8—11坐标测量机在不同测量点之间切换的理论时间消耗。《机械与电子}2015(1)·6】·从CATIA软件导出的测量点信息的数据格式碰撞现象，因此，路径优化软件会自动进行碰撞检如图2a所示，它包括全部测量点的空间坐标(z，y，测，并根据检测结果执行避让碰撞的动作，设此时)以及测量头在测量改点时的法向量坐标(z，Y，的运动时间为丁。设测量机在2个测量点之间z)。为了衡量测量机的运动时间，测量点的坐标值切换的真实运动时间为T，则真实运动时间为：必须转化成测量机的运动坐标值。以1台五自由度测量机为研究对象，该测量机的实物如图3所示。{㈩由图3可得，原测量点坐标数据需要进行坐标

7、变换，设测量头在规划路径运动的总时间为丁，其变换后的数据包括测量原点的空间坐标(，y。，。)计算公式为：以及侧头的2个摆角a，口。完成坐标变换后的数据T一：Tl(i，J)(8)格式如图2b所示。序l测量点l测量点I测量点l法向量I法向量}法向量3遗传算法的实现号l油坐标iy轴坐标lz轴坐标I轴坐标I'r轴坐标Iz轴坐标YzxrYfz3．1算法流程(a)原始数据格式遗传算法[2。。的实现流程如图4所示，全部算法l序l测头原点I测头原点l测头原点I法向量I法向量l号c轴坐标lY~h[t坐标IZ轴坐标Ia角度值l角度值I