基于混合优化算法的平车锁座约束优化及其检测系统开发

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:doudouling
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随着社会经济迅速发展,铁路集装箱运输应用越加广泛,提高铁路平车运输能力及整体性能意义非凡,这也一意味着在铁路平车制造到安装的整个过程都要密切监督,保证质量。其中对铁路平车锁座质量进行检测是保证铁路运输质量的关键技术之一。  铁路集装箱平车的集装箱用锁座嵌装于平车的车架平面,多数锁座设置于高于车架底板平面的凸台上,装载时锁头与集装箱装配孔配合处平面度超差造成装卸与运载过程中集装箱脱落倾覆,也会出现变形翘曲导致锁头脱落等。目前,铁路平车在组装以及检测时传统测量方式精度低、测量误差大,且集装箱及平车种类复杂,测量后要人工进行验算合格并调整,效率较低,准确度差。本文自主研制一种高精度、高效率的铁路平车锁座平面度检测系统,实现对锁座位置的精确测量及对不合格锁座的调整方案制定。  通过对平车锁座约束条件要求进行分析,建立约束优化数学模型。根据遗传算法及人工蜂群算法原理编写锁座约束优化算法,实现锁座调整量计算功能,并针对局部最优及运算速度问题进行混合优化提高算法性能与速度,实现迅速检验锁座合格性并为不合格平车提出最简洁的锁座调整方案;综合考虑精度要求设计测量方案,根据精度验算结果选择激光测距模块及磁栅尺作为检测元件,选取合适的材料及零部件进行激光测距转台结构设计,分析控制系统功能,以STM32为核心进行硬件系统开发,通过串口及计数器等功能完成对距离及两轴角度值数据的采集及传输;在VS2010与Matlab联合编程的基础上搭建上位机软件界面,并实现车型选择及通用型模块功能,包括串口通信、文件导入及手动输入等方法的数据输入及处理功能,合格性检测及调整方案制定功能,用户登录系统,锁座示意图像绘制及报表打印等多种功能;  搭建平车锁座检测系统系统,进行标定实验将中心偏差量计算并完成补偿,并进行多次重复测量实验,检验转台测量精度。通过不同类型实验数据验证检测系统算法合理性,并对算法稳定性及效率进行评估。同时,对上位机软件各项基本功能进行测试。实验结果表明检测系统精度可满足1mm的指标要求,算法结果合理且在调整总量低于20时结果稳定为某最优解,高于20时仅有0.5%的可能性出现其它优解,该系统提高了锁座检测及调整效率。
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