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基于A*算法的多管线通道化自动敷设方法研究

作 者: 李纯军
导 师: 尹周平;陶波
学 校: 华中科技大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 管线敷设 空间模型 约束模型 路径搜索 A*算法
分类号: TN05
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 24次
引 用: 0次
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内容摘要


在电子制造装备生产中存在大量的线缆、管路敷设设计问题(简称“管线敷设”)。实现管线自动敷设有利于提高电子制造装备管线敷设效率、降低敷设成本,对提高电子制造装备设计质量、缩短制造周期有着重要的意义。因此本文以电子制造装备为对象,围绕着管线自动敷设方法开展了以下研究。首先,在分析电子制造装备管线敷设空间特点的基础上,构建了离散化的敷设空间数学模型;针对敷设空间不同位置走线可行程度不同的问题,设计了敷设空间栅格三级可行权值化的方法;针对电气设备布局改变空间可行权值问题,采用了坐标转换的方法来求电气设备布局位置、接口点坐标,以及空间可行权值修改方法。然后,在分析一般管线敷设约束的基础上总结了电子制造装备管线敷设规则,建立了管线敷设中各种点、线关系的数学表达,并引入到敷设规则中得出单根管线敷设的约束模型,在此基础上并结合多管线敷设时形成通道的特点,重点构建了多管线通道化敷设的约束模型。再者,分析了A*算法的优点和在多管线通道化敷设中的不足,重点针对不足做了改进:在A*算法估价函数中引入了空间可行权值因子、通道权值因子和管线折弯评价项,在算法流程中加入了对连接点、管线端口外伸长度、管线刚性等约束的处理,在数据结构上采用最小二叉堆来提高算法搜索速度。最后,在归纳多管线通道化自动敷设实现步骤的基础上,设计了一个多管线敷设实例,实例分四组测试了不同约束下的路径搜索结果,通过测试结果对比验证了本文方法的科学性和实用性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题背景、目的和意义  8-10
  1.3 国内外研究概括  10-12
  1.4 本文主要研究内容  12-14
2 三级可行权值的栅格空间预处理模型构建  14-23
  2.1 常见空间预处理模型  14-16
  2.2 敷设空间三级离散栅格化预处理模型  16-18
  2.3 设备布局处理  18-21
  2.4 本章小结  21-23
3 多管线的通道化敷设约束模型分析  23-33
  3.1 一般管线敷设约束分析  23-25
  3.2 多管线的通道化敷设约束模型  25-30
  3.3 约束模型分析  30-32
  3.4 本章小结  32-33
4 多管线通道化敷设的路径搜索  33-51
  4.1 常见路径搜索方法  33-38
  4.2 A*算法及不足  38-41
  4.3 改进A*算法  41-46
  4.4 多管线通道化敷设算法流程  46-50
  4.5 本章小结  50-51
5 应用实例与分析  51-62
  5.1 多管线通道化自动敷设路径规划步骤  51-52
  5.2 程序实现  52-57
  5.3 实例  57-61
  5.4 本章小结  61-62
6 总结与展望  62-64
  6.1 全文总结  62
  6.2 研究展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录1 (攻读学位期间发表的学术论文)  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 制造工艺及设备
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