[发明专利]一种智能装配序列规划方法

摘要

本发明公开了一种智能装配序列规划方法，包括下列步骤对于待装配体，采用干涉矩阵的方式对装配体各子零件间的装配关系进行建模，利用目标函数对装配序列进行评价；将装配序列利用置换矩阵的形式表达，并将目标函数转换成矩阵形式；采用“渐进非凸与凹过程”优化框架对装配序列规划问题进行迭代求解；将求解出来的置换矩阵转化成零件编号序列，即为装配体装配序列规划的结果。本发明相较于传统装配序列规划方法，在保证装配序列规划结果有效性的情况下，大大加快了求解速度。

主权项

一种智能装配序列规划方法，包括如下步骤：建模步骤，所述建模步骤包括：建立空间干涉矩阵R和装配效率干涉矩阵P，以及建立目标函数；推导步骤，所述推导步骤包括：用置换矩阵表示装配序列，将目标函数转换成矩阵形式，推导目标函数梯度表达式，以及搜索参数极值；以及迭代求解步骤，所述迭代求解步骤包括：基于“渐进非凸与凹过程”优化框架对装配序列规划问题进行迭代求解，以及将求解出来的置换矩阵结果转化成装配序列，其中，在建立空间干涉矩阵R和装配效率干涉矩阵P的步骤中，对于待装配体，根据各子零件间的装配关系，建立空间干涉矩阵R和装配效率干涉矩阵P；其中所述空间干涉矩阵R和装配效率干涉矩阵P分别如下所示：R=r11r12...r1nr21r22...r2n............rn1rn2...rnnP=p11p12...p1np21p22...p2n............pn1pn2...pnn;]]>其中，n表示装配体由n个零件构成，i和j分别表示编号为i和j的零件，空间干涉矩阵中的元素rij表示安装了第i个零件后，对安装第j个零件所造成的空间干涉情况；装配效率干涉矩阵中的元素pij表示安装了第i个零件后，紧接着安装第j个零件对装配效率造成的影响；其中，rij和pij根据实际装配体零件间的装配关系来设定；在建立目标函数的步骤中，对于装配体的装配序列，建立相应的目标函数对其进行评价；其中所述目标函数如下所示：f=Σi=1nΣj=i+1nrAiAj+Σi=1npAi-1Ai;]]>其中，Ai表示在装配序列中，第i个零件的零件编号，和分别表示空间干涉矩阵与装配效率干涉矩阵中对应下标的元素值，f为目标函数值；在推导步骤中，将装配序列利用置换矩阵的形式表达，并将目标函数转换成矩阵形式；其中所述矩阵形式的目标函数如下所示：F(X)＝tr(XR(Z1X)T)+tr(XP(Z2X)T)；其中，X表示装配序列的置换矩阵表达形式，R表示装配体的空间干涉矩阵，P表示装配体的装配效率矩阵，Z1和Z2如下式所示：在基于“渐进非凸与凹过程”优化框架对装配序列规划问题进行迭代求解的步骤中，采用“渐进非凸与凹过程”优化框架对装配序列规划问题进行迭代求解，具体步骤包括：步骤41：设定初始参数，将迭代参数设为1，矩阵X设为所有元素值均为1/n的n×n的矩阵；步骤42：检测参数值和矩阵X，如果或者X属于置换矩阵，跳转至步骤47；步骤43：检测矩阵是否收敛，如果收敛则跳转步骤46；步骤44：使用匈牙利算法求解下式中的矩阵Y：其中，的表达式如下所示：步骤45：求解下式中的α：其中满足：0≤α≤1；并令X＝X+α(Y‑X)，跳转至步骤43；其中，将化简为关于α的二次函数结果如下：其中，A1＝tr((Y‑X)R(Y‑X)TZ1T+(Y‑X)P(Y‑X)TZ2T)；A2＝tr((Y‑X)T(Y‑X))；B1＝tr((XR(Y‑X)T+(Y‑X)RXT)Z1T+(XP(Y‑X)T+(Y‑X)PXT)Z2T)；B2＝tr(XT(Y‑X)+(Y‑X)TX)；C为常量；化简为关于α的二次函数之后，利用二次函数求取极值的方法求解α；步骤46：令跳转至步骤42，其中，的值在迭代过程中动态设置；步骤47：输出置换矩阵X；在将求解出来的置换矩阵结果转化成装配序列中，将求解出来的置换矩阵转化成零件编号序列，即为装配体装配序列规划的结果。