(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111517823.8 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 刘永猛　曹子飞　王晓明　谭久彬　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 代理人 张宏威 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 17/14(2006.01) G06F 17/15(2006.01) (54)发明名称 基于三点法误差分离的大型回转设备工件 圆度测量中传感器角度优化方法、 系统及装置 (57)摘要 基于三点法误差分离的大型回转设备工件 圆度测量中传感器角度优化方法、 系统及装置， 涉及大型回转设备工件精密测量领域。 解决了误 差分离中由于激光传感器间隔角度选取不当， 导 致工件圆度误差的无法精确测量的问题。 基于三 点法误差分离将三个激光传感器分别按照角度 0°、 α、 β放置在被测工件的同一截面， 包括： 根 据激光传感器获取测量角度的距离D1(θ)； 根据 D1(θ)的傅里叶级数获得误差传递因子λk； 根 据谐波阶次与 误差传递获得目标优化函数Qk； 根 据激光传感器布置角度范围进行角度编码， 根据 目标优化函数Qk进行适应度计算， 基于差分进化 算法处理， 根据个体迭代次数获得激光传感器布 置最优角度α、 β。 本发明适用于激光传感器角 度优化领域。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114330105 A 2022.04.12 CN 114330105 A 1.基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器角度优化方法， 基于三 点法误差 分离方法将三个激光传感器 分别按照角度0 °、 α、 β 放置在被测工件的同一截面， 其 特征在于， 所述激光传感器角度优化方法， 包括： 根据三个激光传感器获取三个测量角度的距离D1( θ )、 D2( θ )、 D3( θ )； 根据所述测量角度D1( θ )的傅里叶级数获得误差传递因子 λk； 根据谐波阶次与误差传递因子 λk获得目标优化 函数Qk； 根据激光传感器布 置角度范围进行角度编码， 根据目标优化函数Qk进行适应度计算， 基 于差分进化算法进行变异处理、 交叉处理和选择处理， 根据个体迭代 次数获得激光传感器 布置最优角度α 、 β 。 2.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特征在于， 所述根据所述测量角度的距离D1( θ )的傅里叶级数获得误差传 递因子 λk， 具体为： 其中， λ表示测量角度的距离D2( θ )的权系数， μ表示测量角度的距离D3( θ )的权系数， XK 和YK为权系数和布置角度组合的变量。 3.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特征在于， 所述根据谐波阶次与误差传递因子λk获得目标优化函数Qk， 所 述目标优化 函数Qk具体为： 其中， λk为k阶谐波的误差传递因子 。 4.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特 征在于， 所述 根据激光传感器布置角度范围进行角度编码： 所述编码为待优化参数组合成个体， 所述优化参数为布置角度α、 β， 其中， 个体取值范 围为Xmin＝0、 Xmax＝2 π； 第t代种群中第i个 体xit为： 5.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特征在于， 所述根据目标优化函数Qk进行适应度计算， 所述适应度函数 为： λ＝‑sinβ /sin( β‑α ), μ＝sinα /sin( β‑α ), Xk＝1+λcos(kα )+ μcos(kβ ), Yk＝ λ sin(kα )+ μsi n(kβ )。 6.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114330105 A 2角度优化方法， 其特 征在于， 所述基于 差分进化 算法进行变异处 理， 具体为： 其中， r1、 r2、 r3为每个角度个体xit随机生成的整数， 其中r1、 r2、 r3∈[1， N]且与i互不相 等， vit为变异角度个 体。 7.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特 征在于， 所述交叉处 理， 具体为： 其中， randn(i)∈[1,D]， rand(j)为位于[0,1]的随机实数， CR为交叉概率因子常数， 一 般限定范围为[0,1]； 为变异及交叉产生的个体； 为第t代种群的变异角度个体； 为 第t代种群的角度个 体。 8.根据权利要求1所述的基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器 角度优化方法， 其特 征在于， 所述选择处 理， 具体为： 利用差分进化 算法选择 过程采用贪婪选择： 其中， 为第t代种群中选择得到的最优个体； 为第t代种群的变异交叉产生的 个体的适应度； 第t代种群的角度个 体的适应度， f即为 适应度计算 函数Qk。 9.基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器角度优化系统， 基于三 点法误差 分离方法将三个激光传感器 分别按照角度0 °、 α、 β 放置在被测工件的同一截面， 其 特征在于， 所述激光传感器布置优化系统， 包括： 测量角度的距离获取单元， 用于根据三个激光传感器获取三个测量角度的距离D1( θ )、 D2( θ )、 D3( θ )； 误差传递 因子λk获取单元， 用于根据所述测量角度的距离D1( θ )的傅里叶级数获得误差 传递因子 λk； 目标优化 函数Qk获取单元， 用于根据谐波阶次与误差传递获得目标优化 函数Qk； 角度编码单 元， 用于根据激光传感器布置角度范围进行角度编码； 适应度计算单 元， 用于根据目标优化 函数Qk进行适应度计算； 处理单元， 用于基于 差分进化 算法进行变异处 理、 交叉处 理和选择处 理； 激光传感器布置最优角度获取单元， 用于根据个体迭代次数获得激光传感器布置最优 角度α 、 β 。 10.基于三点法误差分离的大型回转设备工件圆度测量中传感器角度优化装置， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处 理器； 存储器； 以及 一个或多个程序， 其中一个或多个程序被存储在所述存储器中， 并且被配置成由所述 一个或多个处理器执行， 所述程序包括用于执行如权利要求1 ‑8任一项所述的基于三点法权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114330105 A 3