仪器仪表学报

作者：李茂月，苏渊强，岳彩旭，刘泽隆，张成龙

单位：李茂月,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080,lmy0500@163.com,苏渊强,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080,,岳彩旭,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080,,刘泽隆,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080,,张成龙,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080,

关键词：结构光测量;机械臂轨迹;成像清晰度;灰狼优化;振动抑制

基金：黑龙江省自然科学基金（JQ2024E008）项目资助

针对航空发动机叶片复杂曲面测量中存在的效率与精度难以兼顾问题,提出了一种基于改进多目标灰狼优化算法的机械臂轨迹规划方法。首先,建立机械臂—结构光手眼系统的运动学与动力学模型,并结合结构光成像原理,将末端振动约束转化为成像清晰度约束条件,实现成像精度与运动控制之间的物理耦合描述。其次,以运行时间和末端最大振动速度为优化目标构建多目标轨迹规划模型,通过五次多项式插值函数实现轨迹连续性与动态可控性。为提高算法的全局搜索能力与收敛性能,ILMOGWO算法在标准MOGWO的基础上引入了4项改进策略：采用拉丁超立方采样实现均匀初始化,设计指数型非线性收敛因子平衡全局与局部搜索,引入自适应网格档案管理机制维持帕累托前沿的分布均匀性,并通过Levy飞行扰动增强跳跃式搜索能力。最后,基于六自由度（6-DOF）工业机械臂与单目结构光系统搭建实验平台,通过仿真与实际测量验证所提方法的有效性。结果表明,改进算法的帕累托前沿在收敛性与分布性方面均优于标准MOGWO与NSGA-II算法,末端最大振动速度被有效抑制在0.115mm/s以内,叶片点云与标准模型的最大偏差为0.0509mm、平均偏差为0.0160mm。所提方法可在保证测量效率的同时显著提升结构光成像质量与三维重建精度,为复杂曲面高精度测量提供了一种可行的轨迹优化思路。

来源：2025年第11期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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