基于蚁群算法的装配序列规划系统的研究与开发

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装配是制造的重要环节,在整个产品的制造成本中,装配成本占有很大的比重,良好的装配设计能够提高装配效率和产品质量、降低生产成本。因此对装配序列规划研究具有非常重要的意义。装配序列规划实质是一个组合优化问题,本研究针对装配序列规划问题,对蚁群算法进行了改进,并应用在解决装配序列规划问题上。  本文主要研究内容包括:  (1)采用有向图方法进行了零件装配信息建模。零件之间的装配关系采用有向图表示。为减少冗余信息,引入了集成干涉矩阵,将装配模型中的装配关系信息转化为数学信息,并给出了基于集成干涉矩阵的装配可行推导过程。  (2)提出了自动生成零件干涉矩阵策略。人工输入零件干涉矩阵效率且易出错,针对此问题,提出了在VC++6.0编程工具下,通过UG/Open二次开发接口开发“装配拆卸规划”对话框,通过此交互对话框,实现装配体的导入和拆卸,在拆卸过程中动态干涉检测,实现自动获取零件干涉矩阵,并将干涉矩阵存储到ACCESS数据库。  (3)针对装配序列规划问题改进了蚁群算法。装配序列规划问题是强约问题,而基本蚁群算法不适合解决强约束问题且易出现局部优化现象,针对此问题,对基本蚁群算法进行了改进,设定装配体中的基础件为蚁群的初始位置,把引入装配联接关系设定蚁群的转移范围,保证了装配的可行性,对局部信息素更新的同时,也对全局信息素进行更新,避免了陷入局部最优。  (4)提出了基于3DSMAX环境的装配运动仿真方法。为动态直观显示计算出的零件序列装配运动过程,提出了采用STL文件和MAX Script脚本开发技术,开发了基于3DSMAX环境的装配运动仿真模块。  (5)以精密卧式加工中心μ2000/630H工作台为例,对开发的原型系统进行了实例应用。实例以自动获取干涉矩阵和手动输入工具矩阵方式,对改进蚁群算法求解产品装配序列规划问题进行了验证,并指出了算法收敛性,最后以基于3DMAX环境对零部件的装配运动过程进行了直观显示。
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