基于Labview的矿山设备回转体零件圆度误差分析系统研究

　　由于在矿山现代化生产中对矿山设备零部件的互换性要求越来越高,矿山设备回转体零件越来越受到人们的重视,而圆度误差是机械零件及结合互换性的重要指标,对于高精度和某些特殊用途的零件,它往往是产品质量的关键。随着测量理论和方法的深人研究,它必将在评定机械零件产品质量中起到重要作用。

　　圆度误差是指回转体在同一正截面上实际被测轮廓相对其理想圆的变动量[1]。零件回转表面正截面轮廓的圆度误差对机器和仪器的功能有直接的影响,因此在满足机械或仪器的功能时,必须对零件给出合适的公差。零件在加工制造过程中,需要用测量设备判定其圆度误差是否在给定的公差范围之内。对于回转体零件来说,它的典型截面进行圆度误差测量是检验该类零件加工质量的重要指标之一。

　　1 改进遗传算法求解圆度误差原理研究

　　1.1 条件参数设置

　　假设轮廓的被测点坐标为p{(xi,yi)|i =1,2,...m}。测点坐标的最大值和最小值分别为xmax=max(xi),xmin=m in(xi);ymax=max(yi),ymin=min(yi),i=1,2,...m。则满足最小区域法的两同心圆圆心(xo,yo)的范围为:xminxmin≤xo≤xmax;ymin≤yo≤ymax。

　　本文选取种群规模为n=200,交叉概率为pc=0.8,变异概率为pm=0.2,最大进化代数为tmax=200。采用实数值编码,使(xo,yo)的寻优范围包括整个最优解可行域。

　　在解的可行域均匀确定n个体构成初始种群(t=0)A(t)={(xtoj, ytoi)|j=1,2,,, n}。

　　由于目标函数为n个体所对应的两同心圆半径差:g(xtoj,ytoi) = rtmaxj-rtminj,j=1,2,...n。其中,rtmaxj,rtminj分别为测点p{(xi,yi) |i=1,2,...m}到个体(xtoj, ytoj)所对应的同心圆圆心的最大距离和最小距离。目标函数取值的变化方向和适应度相反,即目标函数值越小,所对应的个体适应值越大,因此,需建立适应值函数和目标函数的映射关系:f(xtoj,ytoj) =gmax-g(xtoj,ytoj),gmax为当代种群所对应的目标函数的最大值。

　　1.2 选择、交叉、变异操作

　　根据单个个体(xtoj,ytoj)所对应的适应值,确定其被选择的概率为:。这是一种回放式随机采样方法,个体的适应值越大,则其被选择的机会也就越大,直到选择出n个新个体A1(t)={(xto1j,yto1j) |j=1,2,,,n}。由概率pc从A1(t)独立地选择两个相邻个体(xto1j,yto1j), (xto1j+1,yto1j+1),则交叉运算产生的两个新个体为:

　　a为［0,1］之间的随机数。重复这一过程,直到形成新种群A2(t)={(xto2j,yto2j)|j=1,2,,,n}。再利用概率pm对种群A2(t)中个体进行正态分布变异操作,生成新个体A3(t)={(xto3j,yto3j)|j=1,2,,,n}。接着比较新个体(xto3j,yto3j)和旧个体(xto2j,yto2j)的适应值,如果新个体适应值大于旧个体,则沿原变异方向和变异步长进一步向前变异,直至新个体适应值小于旧个体适应值,然后从新个体处沿反方向按步长逐次减半的原则后退寻找新个体,直至新个体适应值大于旧个体适应值。如果新个体适应值小,则以一定的概率接收它为新种群中的个体;如不满足概率要求,则重新实施正态分布操作,重新进行判断。