[发明专利]一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法

说明书

一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法，利用改进智能水滴算法对装配序列问题进行求解，改善了智能水滴算法在装配序列求解问题上搜索速度慢，易陷入局部最优解的问题，本方法首先利用干涉矩阵对产品装配信息约束，建立产品装配信息模型，其次利用改进智能水滴算法对装配序列问题进行求解，此方法大大加快了算法的收敛速度。在标准智能水滴算法中加入精英策略并在概率选择策略上采用自适应因子调节，帮助算法避免陷入局部最优解导致早熟现象出现，以此提高算法的寻优能力，加快算法的收敛速度。

技术领域

本发明涉及产品装配自动化生成技术领域，具体涉及一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法。

背景技术

装配序列时装配成本中较为重要的一环，其优劣直接影响产品的装配成本以及装配质量。装配序列规划，就是在各种约束下，利用装配信息寻找最优装配顺序来指导产品的自动化装配，从而到达降低装配成本，提高装配效率以及装配精度。对于装配序列规划问题，是一个NP组合优化过程，其特点是随着装配零件的增多，其组合序列也随之呈指数上升，这就导致在装配过程中产生很大的计算量，造成求解难的问题。

随着计算机辅助技术的不断发展，基于群智能优化算法的提出，通过对算法参数的设置以及对算法的改进，使算法的收敛速度得到控制，降低计算的复杂度，从而使产品装配成本降低，提高产品的市场竞争力。但此类算法有一个共性，就是对于具体的产品装配序列规划问题，标准算法很难做到收敛速度快，很容易陷入算法局部最优解，从而使收敛速度降低，达不到预期的效果。

发明内容

本发明针对上述背景技术中存在的问题，提出一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法，以实现最优装配顺序的快速高效求解。

一种基于改进智能水滴算法的装配序列优化方法，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；

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。

进一步地，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，...，p_n}，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R_d，所述空间干涉矩阵R_d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，p_i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R_d，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r_ij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r_ij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r_ij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。