基于并行重组模拟退火算法的达曼光栅设计

在深入解析文件内容之前，首先需要明确文中提到的几个核心概念，这些概念是理解文档的基础。文件中提到了达曼光栅（Dammann grating）、并行重组模拟退火算法（Parallel Recombination Simulated Annealing algorithm，PRSA）、非接触式光学标记点阵列（non-contacted optical marked dots array）以及在线尺寸测量（online dimensional measurement）。接下来将详细介绍这些概念以及它们在文档中所体现的技术应用场景。 达曼光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它能够产生规则分布的点阵列。在实际应用中，这通常用于投影成像系统，以便于测量和成像。达曼光栅在生产制造行业中的热锻件尺寸测量中尤为重要，因为它可以在高温条件下工作，适应锻造现场严酷的工作环境。对于大型锻造件的在线尺寸测量，达曼光栅因其非接触式和高速特性成为主要的测量技术。根据文件描述，达曼光栅可以用来产生19×19的点阵列，这对于视觉测量需求是一个重要的技术突破。 并行重组模拟退火算法（PRSA）是一种优化算法，属于模拟退火算法（Simulated Annealing, SA）的扩展。模拟退火算法是一种全局优化算法，通过模拟物理退火过程中的温度降低过程来解决优化问题，从而在给定的搜索空间内寻找最优解。并行重组模拟退火算法通过引入并行机制，增加了算法的计算效率，有助于在大规模问题上更快速地找到较好的解。 在文件中，作者提出了一种使用PRSA算法来优化达曼光栅设计的方法。这里的设计优化主要指的是使达曼光栅能够在投影时产生高精度的特征点阵列，满足锻造件在线尺寸测量的要求。这个过程需要考虑实际应用中对测量精度和速度的需求，优化算法的设计确保了达曼光栅在高温锻造测量条件下的适应性。 锻造测量（Forging measurement）通常指的是在金属锻造生产过程中对产品尺寸的测量。这个过程中，人工标记点阵列在摄影测量中帮助详细信息的捕捉。但在高温锻造测量条件下，传统的物理标记点阵列不再适用，而利用达曼光栅产生的非接触式光学标记点阵列成为了首选。 文章还提到了锻造件在线尺寸测量的重要性。在制造行业中，大型锻造件作为关键的设备组件，对提升锻造生产的效率和减少材料余量至关重要。为了实时准确地在线测量大型锻造件的尺寸，以确定产品是否满足质量要求，测量系统必须适应高温锻造现场的严酷条件，这使得传统的测量方法难以应用在大型锻造件的在线测量中。由于摄影测量技术具有非接触性和高速特性，因此它非常适合于满足这些测量条件，并且已经成为锻造件尺寸测量的主要技术。 摄影测量技术可以基于表面特征点恢复三维坐标。文章中提到的PRSA算法优化的达曼光栅设计和实际锻造测量的测试结果，表明该方法完全满足了视觉测量的需求。 这篇研究论文通过设计一种基于并行重组模拟退火算法的达曼光栅，成功实现了在高温锻造环境下的精确在线尺寸测量，这对于提高大型锻造件生产效率和测量精度具有重要意义。这项研究不仅展示了一种优化算法在工程应用中的潜力，而且也推动了光学投影测量技术在工业测量领域的发展。