[发明专利]自由曲面零件测量序列生成方法、装置、设备、存储介质

说明书

本发明提供一种自由曲面零件测量序列生成方法、装置、设备、存储介质，所述方法包括如下步骤：将测量任务进行分割，得到多个子任务；对每个子任务起一个进程且在每个进程中采用PSO算法对子任务进行计算，得到子任务的最优测量序列即子序列；将每个子序列作为一个节点，对所有子序列通过PSO算法进行计算生成全局测量序列。在保障路径质量的同时，大幅减少计算时间，以算力换时间，提升测量序列规划的效率，进而加速测量，提升CMM的测量能力，提升大尺寸复杂自由曲面的测量速度。

技术领域

本发明涉及装备零件测量与检测技术领域，具体涉及一种自由曲面零件测量序列生成方法、装置、设备、存储介质。

背景技术

随着国家制造水平的提升，以及对航天、航空、深海探测等重大项目的支持和推进，装备制造越来越复杂，产品的尺寸也越来越大，更多的零件涉及到大尺寸复杂自由曲面的制造。这些零件在制造完成后，对最后成型面的精度都有着严格的要求，需满足必要的误差范围，因此必须进行测量与检测，以确保质量。

三坐标测量机(CMM)是一种成熟的接触式测量装置，可获取笛卡尔坐标空间的自由曲面上三维点坐标，具有精度高，技术成熟，测量结果可靠的特点。CMM的设备主要包括测量机外罩、探头、工作台、数据采集系统。CMM通过探头的移动和坐标采集系统实现曲面的数字化，完成测量任务。但是，自由曲面往往比较复杂，待测点数量庞大，耗时长，因此需先进行测量点的序列规划，以获取最短或最有效的测量路径，实现高效的自动化测量。

测量序列规划可等效为旅行商问题(Traveling Salesman Problem)，即基于待测点，找到一条长度最短、转角最小，或者最光滑的测量路径，在满足测量需求的同时，提高测量速度。图2给出了一个例子-扇叶测量序列规划，通过计算找到最合理的路径，该计算过程为典型的TSP问题求解。当测量点独立，并且不存在约束时，n个测量点可有n！种测量路径，例如10个测量点时，共有3628800条测量路径，当n增加一倍到20时，路径数增大到2×10¹⁸条，增长了约10¹²倍。可见，路径数会随测量点数的增加，爆炸增长。实际应用中，待测点数可达到几万，甚至几十万，遍历的计算每条路径，然后选取最优路径是不可行的。采用群智能算法实现测量序列规划，如粒子群算法、蚁群算法等，可通过种群中个体的交互，在无须遍历的同时，快速找到最优路径，该类方法已被广泛研究和工业应用。但目前还存在如下问题：1)测量点数量庞大时，需增大种群容量，单次迭代中个体交互次数多，计算量大；2)每个个体计算适应度时(即路径的优劣)，个体之间相互独立，串行计算会造成时间长；3)若测量点的数量大到无法计算，会造成效率低。

发明内容

针对下右的测量点数量庞大时，需增大种群容量，单次迭代中个体交互次数多，计算量大；每个个体计算适应度时(即路径的优劣)，个体之间相互独立，串行计算会造成时间长的问题，本发明提供一种自由曲面零件测量序列生成方法、装置、设备、存储介质。

本发明的技术方案是：

第一方面，本发明技术方案提供一种自由曲面零件测量序列生成方法，包括如下步骤：

将测量任务进行分割，得到多个子任务；

对每个子任务起一个进程且在每个进程中采用PSO算法对子任务进行计算，得到子任务的最优测量序列即子序列；

将每个子序列作为一个节点，对所有子序列通过PSO算法进行计算生成全局测量序列。

进一步的，全局序列规划阶段将测量任务进行分割，得到多个子任务，子任务间独立，任务分割决定着全局路径的优劣，将局部区域的点分到一个子任务中，这样得到的子序列规划更接近全局最优；并且，需保证每个子任务的待测点数量相等或接近，这样每个进程的计算负担接近，负载均衡。将测量任务进行分割，得到多个子任务的步骤具体包括：

计算所有测量任务的待测点在CAD模型的坐标平均值；