[发明专利]基于天牛须搜索算法的空间圆柱度误差评定方法

说明书

本发明公开了基于天牛须搜索算法的空间圆柱度误差评定方法，其特征在于它包括以下步骤：步骤1：确定被测零件，通过三坐标测量机获取零件的空间直线测量数据；步骤2：建立空间直线度的误差评定数学模型；步骤3：读取测点数据，带入到空间直线度的误差评定数学模型，对天牛须搜索算法进行初始化；步骤4：天牛须搜索算法迭代求解；步骤5：判断终止条件，判断迭代次数是否满足最大迭代次数，如果满足，则计算终止，如果没有满足，则返回步骤4；步骤6：迭代终止后的适应度函数值即为测点的空间直线度误差。简化求解流程，提高空间直线度误差的评定精度。

技术领域

本发明涉及基于天牛须搜索算法的空间圆柱度误差评定方法，属于机械零部件精度评定方法领域。

背景技术

由于精密制造技术的不断发展，零件的数字化测量已成为产品全生命周期中的关键步骤。在零件的评定要素中，空间圆柱度作为管类、轴类零件等误差评定的一项关键形位要素，其评定结果的准确性会在很大程度上影响到零件整体的评定结果。在相关的国际标准和国家标准中，圆柱度误差评定的主要算法为最小区域法，最小二乘法及智能优化算法等。智能优化算法如蚁群算法、粒子群算法等被应用到空间圆柱度误差评定问题中已较为广泛。但这些算法效果与算法参数选择关系较大，且计算速度较慢，精度不够高，算法鲁棒性需要进一步加强。因此可通过三坐标等测量工具得到的测点数据，求得较高的空间圆柱度的评定精度，是机械精密测量领域的一个重要研究方向。

天牛须搜索算法是根据天牛觅食原理设计的。天牛有两只长须，如果左边食物气味大于右边，则天牛下一步就往左飞，反之亦然。我们将食物气味设为函数，天牛的两个须可以采集附近两点气味值，天牛的目的是找到全局气味值最大的点，我们仿照天牛行为设计智能优化算法进行高效的函数寻优。

现有技术的缺陷和不足：

(1)现有智能算法流程复杂，后期收敛速度较慢，容易陷入局部最优；

(2)算法求解空间圆柱度精度误差一般；

(3)算法鲁棒性一般。

发明内容

针对现有空间圆柱度评定技术存在的流程复杂及收敛速度过慢等问题，本发明的目的在于提供一种基于天牛须搜索算法的空间圆柱度评定方法，从而简化求解流程，提高空间圆柱度误差的评定精度。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：基于天牛须搜索算法的空间圆柱度误差评定方法，它包括以下步骤：

步骤1：确定被测零件，通过三坐标测量机获取零件的空间圆柱测量数据；

步骤2：建立空间圆柱度的误差评定数学模型；

步骤3：读取测点数据，带入到空间圆柱度的误差评定数学模型，对天牛须搜索算法进行初始化；

步骤4：天牛须搜索算法迭代求解；

步骤5：判断终止条件，判断迭代次数是否满足最大迭代次数，如果满足，则计算终止，如果没有满足，则返回步骤4；

步骤6：迭代终止后的适应度函数值即为测点的空间圆柱度误差。

所述空间圆柱度是圆柱相对于理想圆柱的偏差量，即包容所有测点的最小圆柱，所述步骤2中空间圆柱度的误差评定数学模型建立过程为：

建立空间圆柱度理想轴线待评定表达式：

式中：(l,m,n)为待评定圆柱体轴线方向；

(x₀,y₀,z₀)为以(l,m,n)为法线，过坐标原点作平面与待测圆柱体轴线所形成的交点；

(x,y,z)为实际点；