[发明专利]一种摆角铣头装配序列规划演示系统及方法

权利要求书

1.一种摆角铣头装配序列规划演示系统，其特征在于包括摆角铣头零部件信息模块、摆角铣头装配序列规划模块、摆角铣头虚拟装配仿真及体验模块；

所述摆角铣头零部件信息模块包含摆角铣头零部件三维模型信息与摆角铣头零部件装配信息，其中所述摆角铣头零部件三维模型信息主要包含摆角铣头各个零部件三维模型；所述摆角铣头零部件装配信息包括摆角铣头零部件装配方向信息、摆角铣头零部件装配工具信息、摆角铣头零部件装配干涉信息、摆角铣头零部件装配连接信息、摆角铣头零部件装配支撑信息；其中，所述摆角铣头零部件装配方向信息主要包含摆角铣头零部件在装配过程中所沿装配方向信息；所述摆角铣头零部件装配工具信息主要包含摆角铣头零部件在装配工程中所用装配工具信息；所述摆角铣头零部件干涉信息主要包含摆角铣头零部件在某一方向上进行装配时与其他零件的装配干涉信息；所述摆角铣头零部件装配连接信息主要包含摆角铣头各个零部件之间的连接关系信息；所述摆角铣头零部件装配支撑信息主要包含摆角铣头各个零部件之间支撑关系信息；

所述摆角铣头装配序列规划模块包含摆角铣头装配信息矩阵与摆角铣头装配序列规划，其中所述摆角铣头装配信息矩阵用于将所述摆角铣头零部件装配信息转化为编程语言可识别的信息矩阵形式存储并用于摆角铣头装配序列规划；所述摆角铣头装配序列规划用于将摆角铣头装配序列通过遗传粒子群混合算法实现迭代寻优，并将最优摆角铣头装配序列存储；

所述摆角铣头虚拟装配仿真及体验模块包含摆角铣头虚拟装配仿真与用户VR体验，其中，所述摆角铣头虚拟装配仿真用于按照摆角铣头装配序列仿真模块所存储的摆角铣头装配最优序列对摆角铣头零部件进行装配过程仿真演示；所述用户VR体验用于将虚拟装配仿真过程与所存储最优装配序列呈现于虚拟环境，让用户对摆角铣头装配过程获得更深层次的理解。

2.一种摆角铣头装配序列规划演示方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1)将摆角铣头零部件三维模型与装配信息存储到零部件装配信息模块中：

步骤1.1)将摆角铣头零部件三维模型信息存储到零部件三维模型信息库；

步骤1.2)将摆角铣头零部件装配过程所沿最优方向信息存储到零部件装配方向信息库；

步骤1.3)将摆角铣头零部件装配过程所用装配工具信息存储到零部件装配工具信息库；

步骤1.4)将摆角铣头零部件沿某一方向进行装配时与其他零件的装配干涉信息存储到零部件装配干涉信息库；

步骤1.5)将摆角铣头零部件之间连接关系信息存储到零部件装配连接信息库；

步骤1.6)将摆角铣头零部件之间支撑关系信息存储到零部件装配支撑信息库；

步骤2)将摆角铣头零部件信息模块中摆角铣头零部件三维模型及其对应索引号转存至摆角铣头虚拟装配仿真及体验模块；

步骤3)将摆角铣头零部件信息模块中摆角铣头零部件三维模型对应索引号与由装配信息转换的编程语言可识别的标准矩阵格式一并存储到摆角铣头装配序列规划模块；

步骤4)根据摆角铣头零部件装配信息矩阵使用遗传粒子群混合算法进行摆角铣头零部件装配序列的寻优规划；

步骤4.1)粒子群算法重定义，对粒子群算法中粒子进行重新定义，每个粒子代表了存储在其中的摆角铣头装配序列；粒子i的位置向量P_i(t)＝{P_i(1),P_i(2),P_i(3),...P_i(N)}，表示摆角铣头装配体的一个装配序列，装配顺序为P₁,P₂,P₃,...P_n，n为零件个数；粒子i的速度向量V_i(t)＝{V_i(1),V_i(2),V_i(3),...V_i(N)}，表示摆角铣头一组零件的装配顺序的变换；

步骤4.2)建立遗传粒子群混合算法适应度函数，定义摆角铣头装配干涉次数ng、不稳定支撑次数ns、装配工具变换次数nt、装配方向变换次数nd、不稳定连接次数nc为影响摆角铣头装配总时长根本因素；n代表实现摆角铣头装配流程中各种变更次数，u代表总的摆角铣头装配时间中各种次数所占权重，且u_g+u_s+u_t+u_d+u_c＝1，适应度函数如下：F＝n_gu_g+n_su_s+n_tu_t+n_du_d+n_cu_c；

步骤4.3)设置粒子种群数量m，最大迭代次数t_max，各权重u，初始化算法，随机生成m组摆角铣头装配序列，利用所述适应度函数计算每个粒子适应度值，将适应度值最小装配序列设为粒子个体初始最优装配序列，比较所有粒子适应度值选取最小适应度值粒子将其摆角铣头装配序列设为全局初始最优摆角铣头装配序列；

步骤4.4)与个体最优摆角铣头装配序列交叉更新，在[1,n]中随机生成两个值a1与a2产生一个交叉位，提取出个体最优序列中a1到a2序列形成交叉区域矩阵并将其放置在序列前端，重新计算序列适应度值并于交叉更新前适应度值比较，若更优则更新个体摆角铣头最优装配序列；

步骤4.5)与全局最优摆角铣头装配序列交叉更新，在[1,n]中随机生成两个值b1与b2产生一个交叉位，提取出全局最优序列中b1到b2序列形成交叉区域矩阵并将其放置在序列前端，重新计算序列适应度值并于交叉更新前适应度值比较，若更优则更新全局摆角铣头最优装配序列；

步骤4.6)变异更新，在[1,n]中随机生成两个值c1与c2，将序列中c1与c2对应零部件编号对换形成新的摆角铣头装配序列，重新计算摆角铣头装配序列适应度值并与更新前适应度值比较，若更优则更新摆角铣头最优装配序列；

步骤4.7)完成交叉变异更新后比较所有个体适应度值，选取最小个体适应度值与全局最小适应度值比较，若更小则更新全局摆角铣头最优装配序列；

步骤4.8)判断迭代次数t是否达到最大迭代次数t_max，否，则返回步骤4.4)进行下一轮更新迭代，是，则输出全局摆角铣头最优装配序列；

步骤5)将摆角铣头零部件三维模型按照步骤4所得到的全局最优装配序列进行虚拟装配仿真并载入到VR虚拟环境供用户体验；

步骤5.1)根据步骤2获得的摆角铣头零部件三维模型及其索引号按照步骤4所获得的全局最优装配序列进行虚拟装配仿真，实现对该装配序列的可行性验证；

步骤5.2)将摆角铣头虚拟装配仿真过程与最优摆角铣头装配序列上传载入到VR虚拟环境供用户进行更深层次的体验。