【技术实现步骤摘要】
改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法
本专利技术涉及一种规划螺旋线抛光轨迹的方法，特别涉及一种改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法。
技术介绍
抛光过程占据了光学曲面加工过程中的大部分加工时间而且对产品的最终质量有极大影响。在计算机控制小磨头(CCOS)加工过程中,抛光磨头沿着规划好的抛光轨迹移动,从而进行光学元件表面材料的抛光去除,其规划轨迹的优劣直接影响着光学元件的抛光精度与生产效率，是抛光工艺研究的热门领域。抛光轨迹中的螺旋线轨迹具有轨迹运动连续、无需换向、变化平稳等特点,对回转非球面具有良好的适应性，被广泛应用于回转非球面的抛光加工。但是传统的螺旋线轨迹也有其缺点，例如抛光轨迹的规划过于规则，容易导致曲面加工不均匀以及周期性的中频误差，后者在高精密光学曲面的质量评价中越来越被重视，是导致小角度色散的主要原因，另外，在曲面边缘，抛光磨头与工件的接触面积可能由于过小而导致曲面塌边的问题。传统螺旋线轨迹的规划和优化经常只关注某一方面，例如减小螺旋线轨迹的间距可以降低中频误...
【技术保护点】
1.一种改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，包括下列步骤：/n步骤一、构建任意一道螺旋线的参考点处球形工具头材料去除廓形的数学模型，用以计算抛光过程中产生的轮廓的波峰波谷；/n步骤二、构建优化目标函数，分为评价中频误差大小的加工质量函数与评价加工效率的时间函数，确定避免产生塌边现象的约束条件；/n步骤三、提出一种改进的基于分解的多目标粒子群优化算法，在算法早期的迭代过程中引进了轮盘赌选择算子，设定粒子的取值范围、初始值，设定粒子速度及位置的更新原则、约束条件和终止条件，利用所述的改进的基于分解的多目标粒子群算法获得当前种群中的非支配解，将其加入帕...
【技术特征摘要】
1.一种改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一、构建任意一道螺旋线的参考点处球形工具头材料去除廓形的数学模型，用以计算抛光过程中产生的轮廓的波峰波谷；
步骤二、构建优化目标函数，分为评价中频误差大小的加工质量函数与评价加工效率的时间函数，确定避免产生塌边现象的约束条件；
步骤三、提出一种改进的基于分解的多目标粒子群优化算法，在算法早期的迭代过程中引进了轮盘赌选择算子，设定粒子的取值范围、初始值，设定粒子速度及位置的更新原则、约束条件和终止条件，利用所述的改进的基于分解的多目标粒子群算法获得当前种群中的非支配解，将其加入帕累托最优解集，在所述算法的迭代过程中不断更新帕累托最优解集，在算法达到终止条件时输出帕累托最优解集及其所对应的目标函数值。
2.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，所述步骤一中的材料去除廓形的数学模型为：
其中，hi(ρ)是任意一段螺旋线的参考点处的去除廓形中任意点ρ的材料去除深度，Kp是Preston经验系数，Fn为加工点处受到的法向正压力，ωp是球形工具头转速，Ri是该参考点处螺旋线的曲率半径，vi是该参考点处工件的转动线速度，ri是该参考点处工具头与工件接触区域圆半径，σ是抛光倾角，Rpi是该参考点处球形工具头的球心与工件表面的距离。
3.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二评价中频误差大小的加工质量函数的表达式为：
其中，Ra是轮廓算数平均差，用来评价抛光后表面具有的微小峰谷的不平度，n是波峰和波谷数目的总和，zi是各个波峰和波谷到轮廓的最小二乘中线的距离；
抛光表面的波谷值是利用步骤一中所述的材料去除廓形的数学模型计算每段螺旋线轨迹的参考点处的去除廓形最低点得到的，抛光表面的波峰值是利用步骤一中所述的材料去除廓形的数学模型计算相邻两段螺旋线参考点处的去除廓形相交点得到的。
4.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二中评价加工效率的时间函数的表达式为：
其中，T是螺旋线抛光轨迹总的加工时间，ti是加工第i段螺旋线轨迹所需要的加工时间，xi是第i段螺旋线轨迹距离工件回转轴的水平距离，vi是加工第i段螺旋线轨迹时工件在该螺旋线的参考点处的线速度。
5.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二中确定避免产生塌边现象的约束条件可以描述为螺旋线轨迹在工件最外侧加工时需要对工件边缘进行覆盖，但是其接触面积不能由于工具头在工件边缘有太多悬空而过度减少，其表达式为：
其中，是该螺旋线最外侧轨道距离工件回转中心的在工件表面上的距离，rn是该螺旋线最外侧轨道的参考点处工具头与工件接触区域圆半...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏一，蔡炜炯，蔡鸿伟，黄康，郭相坤，田农，刘海忠，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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