Evaluación híbrida optimizada del error de planitud ultra alta y su aplicación
TAN Luyang
,
QI Tianfei
,
WU Zhiyuan
,
ZHANG Hongzhi
,
JIA Xuezhi
,
ZHANG Lei
,
DOI:
摘要
Debido a problemas como la insuficiente precisión computacional y la lenta velocidad de convergencia en los algoritmos tradicionales de optimización inteligente al evaluar el error de planitud, este artículo se propone investigar un nuevo método de evaluación del error de planitud que combine alta precisión y alta eficiencia, para satisfacer los estrictos requisitos del instrumento de medición de planitud sin contacto de 1200 mm de diámetro auto-desarrollado para los algoritmos de evaluación. Se propone un algoritmo híbrido (PSO-SQP) basado principalmente en el algoritmo de programación cuadrática secuencial (SQP) asistido por el algoritmo de optimización por enjambre de partículas (PSO). Primero, se utiliza la capacidad de búsqueda global del algoritmo PSO para realizar una búsqueda preliminar gruesa, obteniendo rápidamente una solución cercana al óptimo global como un buen punto inicial para el algoritmo SQP. Luego, para la fase de búsqueda fina, se propone una estrategia de paso adaptativo en lugar del paso fijo tradicional, para lograr una convergencia rápida y estable en la búsqueda local. Los resultados experimentales muestran que el algoritmo híbrido PSO-SQP propuesto tiene buena robustez frente a desviaciones en el punto inicial, el tamaño de la muestra y el ruido de medición, y que la diferencia en los resultados de evaluación en comparación con una máquina de medición tridimensional de alta precisión es inferior a 7 nm. Finalmente, en la aplicación práctica en ingeniería para la evaluación de un espejo plano de 280 mm de diámetro, los resultados de la evaluación de planitud son consistentes con los indicadores de precisión de forma de la superficie del espejo, lo que valida su aplicabilidad práctica. El algoritmo híbrido PSO-SQP propuesto aprovecha al máximo la capacidad de búsqueda global del PSO y la capacidad de búsqueda fina local del SQP. Este algoritmo tiene ventajas sobresalientes en precisión computacional, velocidad de convergencia y buena robustez en la evaluación del error de planitud, siendo especialmente adecuado para procesar datos de detección de planitud de ultra alta precisión y gran volumen, proporcionando una solución confiable y eficiente para la evaluación de planitud en el campo de la fabricación de precisión.
关键词
error de planitud; programación cuadrática secuencial; optimización por enjambre de partículas; instrumento de medición de planitud sin contacto