Avaliação híbrida otimizada do erro de planicidade ultra precisa e aplicação

TAN Luyang ,  

QI Tianfei ,  

WU Zhiyuan ,  

ZHANG Hongzhi ,  

JIA Xuezhi ,  

ZHANG Lei ,  

摘要

Para resolver os problemas de precisão computacional insuficiente e lentidão na velocidade de convergência dos algoritmos tradicionais de otimização inteligente na avaliação do erro de planicidade, propõe-se um método de avaliação do erro de planicidade que combina alta precisão e alta eficiência. Foi projetado um algoritmo híbrido (PSO-SQP) principalmente baseado no método de Programação Quadrática Sequencial (Sequential Quadratic Programming, SQP) e auxiliado pelo algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization, PSO), para atender aos rigorosos requisitos do algoritmo de avaliação do dispositivo de detecção de planicidade sem contato de 1200 mm de diâmetro desenvolvido internamente. O algoritmo PSO utiliza sua capacidade de busca global para realizar uma busca inicial grosseira, obtendo rapidamente uma solução próxima ao ótimo global como um ponto inicial de alta qualidade para o algoritmo SQP; para a fase de busca precisa, utilizou-se uma estratégia de passo adaptativo em substituição ao passo fixo tradicional, alcançando convergência rápida e estável na busca local. Os resultados experimentais mostram que o algoritmo híbrido PSO-SQP apresenta boa estabilidade em relação ao desvio dos pontos iniciais, escala da amostra e ruído de medição, e, em comparação com uma máquina de medição tridimensional de alta precisão, a diferença nos resultados da avaliação é inferior a 7 nm. Em aplicações práticas de engenharia, ao avaliar um espelho plano de 280 mm de diâmetro, os resultados da avaliação da planicidade coincidiam com os indicadores de precisão da forma da superfície do espelho plano, confirmando sua aplicabilidade na engenharia. O algoritmo híbrido PSO-SQP possui alta precisão computacional, rápida velocidade de convergência e boa estabilidade, sendo especialmente adequado para detecção ultra precisa de planicidade em grandes volumes de dados.

关键词

medição precisa;erro de planicidade;programação quadrática sequencial;otimização por enxame de partículas;dispositivo de detecção de planicidade sem contato

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