人机结合的智能虚拟布局设计关键技术研究

布局问题的研究经历了数百年时间,研究学者们大多采用基于数学规划的方法对布局问题进行建模求解。随着计算机技术的发展,借助于计算机强大的计算能力,人们提出了基于计算智能算法对布局问题进行深入研究。虚拟现实技术的发展,为布局设计提供了崭新的研究方法。基于人机结合系统的交互性、沉浸感,采用智能模拟退火算法构建虚拟布局设计模型,借助虚拟设备对人机结合智能虚拟布局设计关键技术进行研究,结合规则图形布局问题,对相关技术进行验证。     

基于DFx的T/R组件模块布局仿真系统研究

针对传统的T/R组件模块布局方法效率低,花费大的问题,运用并行工程(Concurrent engineering,CE)的思想,基于DFx设计了T/R组件模块布局仿真系统,并对实现系统的各项关键技术进行了研究。该系统建立了T/R组件元件库,通过调用元件库快速建立T/R组件模型,并基于此同一模型的初始布局进行热分析、电磁兼容分析和装配干涉分析,再根据分析反馈进行热、电磁和装配工艺的协同设计,得到优化的T/R组件模块虚拟布局方案和装配工艺。该系统应用于某型雷达T/R组件的设计,取得良好效果。最后指出了此系统进一步完善的方向,即建立专家系统进行分析结果的智能反馈,并根据反馈结果引入遗传算法实现T/R组件模块布局的自动优化。     

基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计

为解决液压集成块设计中外部布局和内部布孔集成的组合优化问题,提出了一种融合现代智能优化方法和虚拟设计技术的智能虚拟设计方法。该方法以虚拟设计环境为外壳,以智能优化算法为内核,以虚拟现实交互设备和智能优化算法的人机接口为渠道,构建液压集成块智能型虚拟设计系统。为便于设计,论述了智能虚拟设计方法中虚拟建模技术、基于人机结合遗传算法的优化设计技术、人机交互技术等关键性技术问题,并给出了系统的解决方案。最后,通过工程实例,验证了该方法的有效性和系统的可行性。     

3-PRRPu纯平动并联机器人虚拟样机设计及仿真

应用"自上而下"设计、广义模块化设计和参数化设计等方法,实现3-PRRPu并联机器人机构虚拟样机设计;基于Pro/E软件布局和骨架模型的"自上而下"设计方法,依据并联机构结构特点划分虚拟样机广义模块和设计广义模块接口,并通过Pro/E软件所支持的互换设计实现模块互换综合。在创建布局过程中,提出一种利用Pro/E软件三维绘图和AUTOCAD二维绘图功能相结合创建布局的新方法。运用Pro/E软件对虚拟样机进行正、逆运动学分析,利用ADAMS软件进行动力学分析。     

基于Internet的灯饰产品虚拟设计系统

提出以虚拟现实技术为核心的互动式产品虚拟设计模型。以灯饰产品设计为例,实现了一个基于Internet的灯饰产品虚拟设计系统,论述系统的结构及基于Java3D的实现方法,给出应用实例。     

复杂结构产品虚拟布局与装配设计系统研究

为了在设计阶段发现并解决复杂结构产品的布局和装配问题,针对复杂结构产品的特点,分析了复杂结构产品虚拟布局与装配设计系统的需求。以算法设计为基础进行布局方案设计,以虚拟装配设计为检验手段对布局结果的可装配性进行检验和评价。建立了系统设计过程的功能模型,阐述了复杂布局问题的求解算法、面向虚拟装配的产品建模技术和虚拟装配仿真技术等主要关键技术。在这些原理方法研究的基础上,以飞行器仪器舱为应用背景,进行了原型系统的开发,给出了部分运行实例。运行结果验证了系统原理及其实现技术的可行性和实用性。     

可重组制造系统设计(上)

分析可重组制造系统的设计内容 ,包括布局设计、物料系统设计和运送策略的优化、控制结构与控制系统设计、可诊断性设计、组态式软件和硬件的设计、面向可重组制造系统的敏捷夹具设计 ,以及评价指标的设计等。所有的设计最终将归结为建立一个虚拟的数字化工厂的制造系统规划环境 ,它包含上述各项内容 ,并可通过仿真实验模拟未来真实制造系统的布局和运行状态 ,全面考察制造系统的各种性能 ,验证并优化制造系统的各种参数。     

基于web的交互式虚拟装配平台的开发与实现

基于网络的虚拟装配是实现产品网络化设计制造的一项重要技术,当前已经成为研究热点。提出了一个基于web的交互式虚拟装配平台,用于实现网络化的虚拟产品装配显示、管理和控制等;主要研究了该平台的体系结构及支持网络化虚拟装配中的几类关键技术与解决方法,在此基础上,开发了一个基于web的交互式虚拟装配平台原型系统。     

基于HLA的分布式协同虚拟装配系统研究

针对复杂产品装配设计过程中协同工作的需求,开发了一个面向多用户协同设计的分布式虚拟装配系统(DCVAE).提出了分布式虚拟装配系统体系结构、对协同虚拟装配操作方法进行了研究,基于分布式仿真支撑环境DMSO HLA/RTI,利用实时视景仿真软件开发库OpenGL Performer,实现了DCVAE的原型系统.通过某车型整车协同虚拟装配评审实例,证明该系统可应用于复杂产品的虚拟装配数摸验证.     

基于虚拟现实技术的工厂布局和漫游系统

虚拟工厂的系统开发是智能制造的一个重要研究方向。利用了虚拟现实技术,提出了虚拟工厂漫游和设备布局的开发框架,建立了工厂车间设备的SolidWorks三维模型,应用了SketchUp软件进行模型的纹理和贴图处理,利用了Unity3D小地图技术建立工厂车间平面地图,创建了手动和自动漫游工厂车间场景,实现了手动布局工厂设备功能,开发了基于虚拟现实设备zSpace的虚拟现实和增强现实机床切削仿真系统。与常规的类似系统相比,该系统具有开发周期短,三维可视化界面操作更具有创新性等特点,在智能工厂设计方向具有较大的应用价值。     

人机智能协同工程装备方案设计方法研究

为求解多约束条件下的复杂工程装备系统方案,以全断面岩石隧道掘进机后配套运输方案设计为例,根据其特点和要求,结合实例-规则推理和虚拟现实技术,提出了人机智能协同工程装备方案设计方法;讨论了该方法实施的几个关键问题,包括知识表示与运用、基于实例和规则的混合求解和基于虚拟现实的布局与仿真等;建立了人机智能协同工程装备方案设计环境;结合工程实际,在该环境下实现了隧道掘进机后配套运输系统方案选型、设备布局和虚拟仿真.     

机器人虚拟装配仿真系统研究与设计

提出了一种虚拟装配仿真系统 ,在设计阶段生动直观地展示了机器人虚拟装配的布局和过程 ,分析了虚拟装配仿真目标的实现策略以及仿真可视化的实现过程。所研究的成果有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本     

稳定平台中活动线缆的虚拟布局设计方法

针对稳定平台中活动线缆布局设计不合理造成的弹性干扰力矩较大的问题,提出一种基于运动仿真的活动线缆虚拟布局设计方法。该方法首先从拉伸、弯曲和扭转等方面考虑了线缆的物理属性,并建立基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理模型,在此基础上建立了以活动线缆干扰力矩最小为目标的布局优化模型,针对无干涉约束、无过弯约束和长度约束进行了仿真过程中的约束条件检测,并以线缆两端的位置、姿态和线缆长度为变量参数,通过交互的和自动相结合的优化迭代方法获得了最小干扰力矩值下的布局方案。最后以某产品的稳定平台为实例,分别进行了仿真计算和实物布线,并对比分析了初始布线方案与优化后的布线方案相对应的弹性干扰力矩,结果表明提出的方法能够有效减小活动线缆所引入的干扰力矩值。     

电缆布局设计技术研究进展综述

电缆布局设计作为机电产品研发过程的重要一环,一直以来都受到学术界的热切关注。在深入研究电缆布局设计的基础上,按其发展历程对现有电缆布局设计技术进行综述。首先介绍传统电缆布局设计技术的工艺流程及其时代局限性和不相适应性。然后从桌面式计算机辅助设计系统和沉浸式虚拟现实技术两方面介绍人机交互式电缆布局设计技术。最后针对现在的研究热点——电缆自动布局设计技术展开详细介绍：一方面从电缆整体自动布局设计系统入手,分析有关电缆自动布局的自主开发系统和二次开发系统;另一方面重点介绍盲目搜索算法、启发式搜索算法、智能优化算法和基于采样的路径规划算法在电缆自动路径规划中的应用。对电缆布局设计技术的未来研究方向进行了展望,为今后电缆数字化布局设计技术的研究提供借鉴与支持。     

液压集成块设计方法的研究进展

液压集成块是集成式液压系统的关键零件和控制中枢,其设计的难点是外部液压元件布局和内部油路连通设计.文中针对液压集成块设计问题,系统介绍和分析了国内外在液压集成块设计方法方面的研究工作和成果,包括液压集成块建模、智能优化设计、孔道校核、虚拟设计和管网液流特性仿真等,并讨论了基于智能数字化设计新技术的液压集成块设计的新方法,包括智能优化算法、知识工程和多Agent系统等,对液压集成块设计方法的发展趋势进行展望.     

基于PC总线的测试仪器虚拟化设计

介绍基于PC总线的虚拟仪器系统的设计，对虚拟仪器的概念、特点及其结构进行了分析；并在系统设计原理中介绍了虚拟仪器系统的外围硬件部分的布局、Windows9x系统下实时软件的设计等关键问题。     

虚拟环境下线缆和管路装配规划系统体系结构研究

首先分析了复杂产品中线缆和管路在设计和装配环节存在的问题,指出虚拟现实技术为解决线缆和管路的优化布局及可靠性装配提供了一种可行的技术途径,并分析了借助虚拟现实技术进行线缆和管路装配规划的优点.其后,分析了虚拟环境下线缆和管路装配规划的特点与内涵,提出了虚拟环境下线缆和管路装配规划系统的总体业务流程,并以功能模型和数据流模型进一步阐述了该业务流程.最后,提出了虚拟环境下线缆和管路装配规划系统的体系结构,原型系统的实现表明,该体系结构具有较好的开放性和可扩展性.     

基于2维设计的管线空间布局信息表达方法及其应用研究

提出用截切面映射图的方法来表达基于2维设计环境的管线空间布局信息，首先对管线实体在2维环境下的模型描述方式进行改进，使其含有完备的3维信息，然后通过交互设计出具有简单描述方式的虚拟截切面，并对管线图中任意位置的管线施加剖切操作，最后通过对截切面与各管线实体的虚拟求交来获取该剖切面上的管线截面分布图（即截切面映射图）及其相关信息，进而映射出相应的管线空间布局状态，实际应用表明，该方法可以较好地解决2维布管设计中的3维信息表达问题，提高了信息表达的直观性。     

公理设计下基于功能的布局设计可行性研究

为了研究基于功能的布局设计的可行性,以公理设计理论为基础,结合多目标优化设计方法,首先探讨了布局设计问题的用户域向功能域的映射过程;其次,分析了功能域内的功能要求,并给出了功能域向物理域的映射关系;最后,以功能独立性公理为判据,讨论了基于功能的布局设计的功能要求之间的独立性。研究结果表明,基于功能的布局设计的功能要求能满足或经调整后能满足功能独立性公理,即基于功能的布局设计具有可行性。