1.优化结果
根据定位销优化设计结果，对金属橡胶毛坯铺设进行路径规划。优化计算中，交叉概率取0.8，变异概率取0.1，竞赛规模取3，定位销直径为4 mm，螺旋卷直径为3.6 mm。根据金属橡胶毛坯铺设工艺，编制优化算法程序，对每一层的铺设路径进行优化设计。
每一层缠绕14个定位销时，前10层路径规划如表2-2所示。第1层起点定义为编号11的定位销，其余每层的起点为上一层的终点。随着铺设层数的增加，铺设底面背景网格中权值为零的网格数量所占比例（目标函数a）逐渐减小，铺设到一定层数时，螺旋卷将整个铺设区域填满。目标函数c用于评价毛坯的空间组织均匀性，不同铺设层之间，螺旋卷所占的空间大小相近，因此目标函数c和空间网格权值均值在某一值处上下波动。目标函数b用于评价毛坯的平面组织均匀性，由于螺旋卷必须在定位销上缠绕，在被缠绕的定位销附近，材料必然要更多，相应的底面背景网格权重也更大，使得目标函数b和适应度函数的值越来越大。随着铺设层数的增加，螺旋卷之间的交叉重叠面积越来越多，交叉重叠面积比螺旋卷投影总面积的增加速度要快，因此目标函数d逐渐减小。随着铺设层数的增加，材料变多，平面网格均值变大。虽然目标函数b和适应度函数的数值随铺设层数的增加越来越大，但是每一层解的适应度都是本层的最小值（或近似解），每一层的铺设路径都是既使铺设区域尽快铺满，又使平面均匀度和空间均匀度最好（或近似最好）的解，并兼顾了螺旋卷之间的接触状态。
表2-2 铺设路径
2.经验铺设与优化铺设对比
图2-18（a）、（b）分别为依据经验和优化路径对毛坯进行铺设后的情况，共铺设10层。可以看出，优化路径铺设的毛坯比经验铺设的毛坯更加均匀、密实。对于复杂构型或尺寸较大的铺设区域，仅凭经验很难给出合理的定位销排布和铺设路径。而通过对铺设路径的规划，则可以得到最优路径。
图2-18 铺设毛坯
（a）经验铺设；（b）优化路径铺设
为了更好地进行比较，使用背景网格对两种铺设方式的毛坯进行评价。两种毛坯铺设的组织均匀性指标如图2-19所示。两种铺设方法中目标函数a、c差别不大，表明两种毛坯都将铺设区域充满，并且空间均匀度相近。然而随着铺设层数的增加，目标函数b的差距越来越大，表明经验铺设的毛坯与优化路径铺设的毛坯平面均匀度差距越来越大。在第10层时，两种毛坯目标函数b的值相差50%，并随着铺设层数的增加会继续增大。可见，路径规划的作用是明显的。
图2-20所示为两种毛坯目标函数d的比较，由于毛坯组织均匀性与螺旋卷重叠面积之间不可能同时达到最优，以组织均匀性为主要优化目标，兼顾螺旋卷的接触状态，目标函数d的数值在铺设层数较少时略大。但是，随着铺设层数的增加，毛坯逐渐变得均匀厚实，目标函数d的数值变得越来越小，表明不同的铺设轨迹对目标函数d的影响越来越小。而实际铺设时，铺设层数较多，因此以均匀性为主要优化目标是合理的。(www.xing528.com)
图2-19 均匀性对比
图2-20 毛坯接触状态对比
3.单层路径数的影响
若一层铺设路径共缠绕了n+1个定位销，则定义该层的单层路径数为n。螺旋卷总铺设长度相同时，若单层路径数不同，则铺设层数不同，单层背景网格的网格总数也不同，但底面背景网格始终不变，因此选用底面背景网格分析单层路径数对毛坯组织均匀性和螺旋卷接触状态的影响。
图2-21所示为螺旋卷铺设长度相同、单层路径数不同时，毛坯的平面均匀度对比。可以看出，单层路径数不同时，底面网格方差基本不变。在铺设长度相等的前提下，单层路径数对毛坯的组织均匀性影响不大。这是因为将每层路径相连可以构成一条总路径，不论单层路径数取多少，每层的路径都是当前最优的，组合成总路径也是使毛坯趋近最均匀的。因此，毛坯铺设中，单层路径数对毛坯的铺设质量影响不大。
图2-21 平面网格方差随铺设长度变化
图2-22所示为螺旋卷铺设长度相同、单层路径数不同时，毛坯的接触状态对比。可以看出，随着铺设长度的增加，不同单层路径数的毛坯接触状态趋于一致。这是因为在铺设长度较短时，螺旋卷之间的交叉重叠区域较少，路径的选择对螺旋卷相互重叠面积影响较大；当铺设长度增加到一定长度时，毛坯变得均匀厚实，螺旋卷之间交叉重叠面积急剧增大，并且受路径选择的影响越来越小。此结论与图2-20体现的结论是一致的。
图2-22 接触状态随铺设长度变化
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