1.一种零件加工位姿优化方法,其特征在于,包括:
构建以数控机床中目标零件的加工误差为优化目标的目标函数;
建立所述目标零件的加工位置误差公式和加工姿态误差公式;
对所述加工位置误差公式和所述加工姿态误差公式进行整合,得到初始的零件加工误差约束函数;
利用凝聚函数法,将所述初始的零件加工误差约束函数转换成一个全局的凝聚函数;
利用所述凝聚函数,创建用于对所述目标函数进行约束的约束条件;
在所述约束条件的约束下,利用遗传算法对所述目标函数进行寻优处理,以确定满足预设加工精度的零件加工位姿优化信息;
根据所述零件加工位姿优化信息,对当前所述目标零件的加工位姿状态进行相应地优化调整。
2.根据权利要求1所述的零件加工位姿优化方法,其特征在于,所述构建以数控机床中目标零件的加工误差为优化指标的目标函数的过程,包括:
对所述目标零件进行网格划分,并确定每个网格节点的位姿信息,得到相应的网格节点位姿信息集;其中,每个网格节点的位姿信息均包括网格节点的空间三维坐标信息和姿态角信息;
利用拉丁超立方抽样方法,对零件装夹进行采样,相应地确定出所述零件装夹的位姿;
将所述网格节点位姿信息集与所述零件装夹的位姿进行结合,以确定在所述零件装夹的位姿下与所述目标零件对应的零件加工面;
对所述零件加工面上的每个网格节点的加工误差进行面积分,然后对所有的面积分结果进行相加处理,得到所述目标零件的加工误差;
基于所述目标零件的加工误差以及所述零件装夹的位姿,构建径向基函数模型,得到所述目标函数;其中,所述目标函数的优化目标为所述目标零件的加工误差,所述目标函数的优化变量为所述零件装夹的位姿,所述目标函数为:
J=f(x,y,z,α,β,γ);
式中,J表示所述目标零件的加工误差,(x,y,z,α,β,γ)表示所述零件装夹的位姿,x,y,z分别表示所述零件装夹的空间三维坐标信息,α,β,γ分别表示所述零件装夹的姿态角信息。
3.根据权利要求2所述的零件加工位姿优化方法,其特征在于,所述建立所述目标零件的加工位置误差公式和加工姿态误差公式的过程,包括:
利用所述数控机床中已知的结构误差,确定出所述数控机床上的加工点所在的实际位置与理想位置之间的加工位置误差公式,以及确定出在刀具切割刀所述加工点时刀具的实际姿态与理想姿态之间的加工姿态误差公式。
4.根据权利要求3所述的零件加工位姿优化方法,其特征在于,所述对所述加工位置误差公式和所述加工姿态误差公式进行整合的过程,包括:
通过物理规划方法,建立误差偏好函数;
根据所述误差偏好函数,对所述加工位置误差公式和所述加工姿态误差公式进行整合,得到所述初始的零件加工误差约束函数;其中,所述初始的零件加工误差约束函数表示为:j(ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ));
其中,ΦPdis(x,y,z)表示所述加工位置误差公式,ΦDdir(α,β,γ)表示所述加工姿态误差公式。
5.根据权利要求4所述的零件加工位姿优化方法,其特征在于,所述约束条件为:
s.t.j(ρ,ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ))≤Jmax;
式中,j(ρ,ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ))表示所述凝聚函数,ρ表示所述凝聚函数中的可控参数,Jmax表示预设的加工误差上限。
6.一种零件加工位姿优化系统,其特征在于,包括:
目标函数构建模块,用于构建以数控机床中目标零件的加工误差为优化目标的目标函数;
误差公式建立模块,用于建立所述目标零件的加工位置误差公式和加工姿态误差公式;
误差公式整合模块,用于对所述加工位置误差公式和所述加工姿态误差公式进行整合,得到初始的零件加工误差约束函数;
函数转换模块,用于利用凝聚函数法,将所述初始的零件加工误差约束函数转换成一个全局的凝聚函数;
约束条件创建模块,用于利用所述凝聚函数,创建用于对所述目标函数进行约束的约束条件;
寻优模块,用于在所述约束条件的约束下,利用遗传算法对所述目标函数进行寻优处理,以确定满足预设加工精度的零件加工位姿优化信息;
状态优化调整模块,用于根据所述零件加工位姿优化信息,对当前所述目标零件的加工位姿状态进行相应地优化调整。
7.根据权利要求6所述的零件加工位姿优化系统,其特征在于,所述目标函数构建模块包括:
零件信息采集单元,用于对所述目标零件进行网格划分,并确定每个网格节点的位姿信息,得到相应的网格节点位姿信息集;其中,每个网格节点的位姿信息均包括网格节点的空间三维坐标信息和姿态角信息;
装夹位姿确定单元,用于利用拉丁超立方抽样方法,对零件装夹进行采样,相应地确定出所述零件装夹的位姿;
零件加工面确定单元,用于将所述网格节点位姿信息集与所述零件装夹的位姿进行结合,以确定在所述零件装夹的位姿下与所述目标零件对应的零件加工面;
加工误差计算单元,用于对所述零件加工面上的每个网格节点的加工误差进行面积分,然后对所有的面积分结果进行相加处理,得到所述目标零件的加工误差;
目标函数构建单元,用于基于所述目标零件的加工误差以及所述零件装夹的位姿,构建径向基函数模型,相应地得到所述目标函数;其中,所述目标函数的优化目标为所述目标零件的加工误差,所述目标函数的优化变量为所述零件装夹的位姿,所述目标函数为:
J=f(x,y,z,α,β,γ);
式中,J表示所述目标零件的加工误差,(x,y,z,α,β,γ)表示所述零件装夹的位姿,x,y,z分别表示所述零件装夹的空间三维坐标信息,α,β,γ分别表示所述零件装夹的姿态角信息。
8.根据权利要求7所述的零件加工位姿优化系统,其特征在于,所述误差公式建立模块,具体用于利用所述数控机床中已知的结构误差,确定出所述数控机床上的加工点所在的实际位置与理想位置之间的加工位置误差公式,以及确定出在刀具切割刀所述加工点时刀具的实际姿态与理想姿态之间的加工姿态误差公式。
9.根据权利要求8所述的零件加工位姿优化系统,其特征在于,所述误差公式整合模块包括:
函数创建单元,用于通过物理规划方法,建立误差偏好函数;
公式整合单元,用于根据所述误差偏好函数,对所述加工位置误差公式和所述加工姿态误差公式进行整合,得到所述初始的零件加工误差约束函数;其中,所述初始的零件加工误差约束函数表示为:j(ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ));
其中,ΦPdis(x,y,z)表示所述加工位置误差公式,ΦDdir(α,β,γ)表示所述加工姿态误差公式。
10.根据权利要求9所述的零件加工位姿优化系统,其特征在于,所述约束条件创建模块创建的所述约束条件具体为:
s.t.j(ρ,ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ))≤Jmax;
式中,j(ρ,ΦPdis(x,y,z),ΦDdir(α,β,γ))表示所述凝聚函数,ρ表示所述凝聚函数中的可控参数,Jmax表示预设的加工误差上限。