面向重构的装配模型研究

分析了层次结构与网络结构两种装配模型，根据装配模型的应用需求，应用面向对象方法建立了满足装配信息重构与重用的信息模型，提出了相应的数据重构算法。为虚拟装配系统开发提供了合理的信息组织框架。     

可扩展的装配模型研究

首先分析目前装配模型的优缺点。然后提出一种可扩展的装配模型，结合关系数据库技术，给出装配模型的信息模型。这一模型能清楚表达装配过程和存储装配的信息。最后利用Delphi、Oracle等技术，在此信息模型的基础上，建立了装配支持系统。     

基于虚拟现实的组合夹具组装系统研究

针对计算机辅助组合夹具设计存在的问题,提出了一个基于虚拟现实的组合夹具组装系统。给出了系统的功能模型和体系结构,研究了组合夹具虚拟装配模型、虚拟环境下组合夹具元件的装配定位等关键技术和解决方案。提出了基于多视图的组合夹具虚拟装配模型,该模型便于信息表达和管理,符合虚拟环境的表达和组织原则,解决了元件重复使用问题。提出了基于模糊评判的几何约束自动识别方法,对待装配件与装配基准件的装配特征进行匹配和优化选择,实现装配操作意图的准确捕捉。应用实例表明,原型系统能够很好地支持组合夹具组装设计。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能，针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足，定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入，运行后输出具体的操作事件更新场景图，完成装配活动，以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求，实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达，不仅表达了产品结构及装配关系，同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息，从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外，还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法，说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真，开发了原型系统。     

面向装配规划的可重构装配模型

为提高复杂产品装配规划的效率,针对当前装配模型不能有效支持结构重构的问题,分析了重构对装配模型中信息变更的影响,提出了一种基于装配关系元的装配关系模型表达方法,实现了装配模型中关系信息和层次信息的柔性关联,进一步给出了可重构装配模型的信息组织方法和存储机制。在引入相关重构算法概念的基础上,给出了装配模型信息动态管理维护算法,以保证装配模型信息在重构前后的完整性与一致性。通过产品实例说明了上述研究成果的可行性和实用性。     

几何增强的装配工艺本体建模

包含产品几何与非几何信息的产品装配要求是装配工艺设计的主要依据,对装配工艺设计决策结果具有决定性的影响。在装配工艺模型中描述产品的几何相关信息能够更好地表达如装配顺序,装配路径等内容,同时可以更好地辅助装配工艺决策,提高决策的自动化水平。提出一种几何增强的装配工艺本体模型,利用语义本体技术,建立产品几何信息在装配工艺中的描述方法,数据结构与关系描述。并以该模型为基础,建立基于几何增强装配工艺本体的装配工艺决策框架。该框架分为两部分：一是采用几何增强的装配工艺本体模型描述产品几何信息和装配工艺信息的数据结构和相互关系;二是为了让几何信息与装配工艺信息之间存在的丰富的隐含关系显性化,对语义本体推理机制进行增强,提出推理单元的概念,使决策框架具有从产品几何信息中推理装配工艺相关信息的能力,有效地支持装配工艺决策。以针对某传动器产品装配顺序决策的过程,验证所提出的几何增强装配工艺本体模型与框架的有效性。     

支持方案设计和技术设计的产品模型研究

基于表达设计意图和支持产品设计全过程的思想,分析方案设计和技术设计过程及产品信息的形成过程,提出支持产品方案设计和技术设计的产品模型。给出了产品组成结构、装配关系和结构设计3类产品信息的模型,其中结构设计信息包括装配特征、工艺特征和结构特征。列举并分析实现装配关系的装配特征实例,研究装配关系与装配特征间的功构映射,提出依据工程实际建立装配关系与装配特征间的稳定映射,实现产品设计知识的显示表达。最后用实例说明产品信息的传递和生成过程,验证该模型的有效性。     

CAD系统与虚拟装配系统间的信息集成技术研究

针对商品化计算机辅助设计系统与虚拟装配系统间的数据转换问题,提出了一种虚拟装配环境下的零件信息层次表达结构模型,该模型由面片层、几何层、特征层和零件层组成;给出了虚拟装配环境下零件信息模型的重构方法,通过对计算机辅助设计系统中零件信息的提取和虚拟装配环境中零件信息的重构,较好地解决了商品化计算机辅助设计系统与虚拟装配系统之间的数据集成问题;建立了虚拟装配原型系统,验证了研究结果的可行性。     

基于本体的装配过程几何仿真框架

为了辅助装配工艺设计和验证,提出一种装配过程几何快速仿真本体框架,以本体模型驱动代替传统数据模型驱动,实现装配过程几何仿真自动建模.通过建立具有一般性的装配过程几何仿真本体模型,解决传统数据模型难以表达装配过程几何仿真中概念的复杂关联和知识表达的问题.在装配过程几何仿真本体模型的基础上,进一步研究本体知识决策的机制,实现仿真建模过程中的自动决策,有效地减少仿真建模的手工工作量.以飞机某翼盒组件的装配过程几何仿真为例,对装配仿真过程中典型的装配顺序决策问题进行决策,验证了所提框架的有效性.     

车身装配虚拟样机建模研究

传统的车身装配设计需要多轮实物试制,增加了周期和费用,为此提出了支持虚拟样机技术的车身装配集成建模框架。该集成框架分为基于焊装特征的装配建模、偏差传递计算模型和装配环境仿真模型等三个子模型,并以产品数据管理为平台,通过接口方式实现了各子模型中装配数据和过程信息的协调管理。最后给出了一个某实际车身前地板装配设计的实例。初步实践认为,该集成框架可对缩短装配开发周期、降低车身试制费用提供有效支持。     

一种基于特征的快速装配方法

为提高模型装配效率,提出了一种基于装配特征的产品快速装配建模方法.该方法首先由用户根据装配特征定义产品装配模型,然后由程序自动将基于特征约束的装配模型转换为常规的基于几何约束的装配模型,从而实现快速装配.研究了装配特征表示、基于特征约束的装配模型和约束转换等关键技术,并以馈线结构快速装配系统为案例,验证了方法的有效性.     

面向精度的数字化产品装配模型研究及应用

结合异地协同装配的特点，对产品特征信息进行了分类，在研究零件特征的公差信息表示基础上，建立了面向精度的产品层次模型。该模型分为层次关系层、关联关系层、特征信息层和特征元素层四层，通过建立层内各元素的关系链和层间信息的映射实现了产品信息的有机结合。研究了CAD零件信息与数字化装配系统的信息转换方法，采用面向对象技术实现了产品的装配建模。通过采用回溯算法搜索产品模型层次信息，实现数字化装配环境中产品装配尺寸链的自动寻找。     

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.     

组件化虚拟样机单元协同装配技术研究

为快速建立集成化虚拟样机模型,提出了一种组件化协同装配方法.在该方法中,采用基于端口的建模方法,建立虚拟样机单元的组件化表达.在此基础上,构建组件化协同装配体系框架,将协同装配分解为连接元抓取拖动、装配预处理、组件装配3个基本过程,简化了装配过程,提高了组件装配建模速度.最后对组件协同装配解空间进行了分析.     

基于本体的装配公差类型的自动生成

为进一步减少产品设计的不确定性,解决公差信息在异构系统之间难以有效共享和顺畅传递的问题,将本体技术引入到装配公差类型的自动生成方法中。首先,构建了基于空间关系的装配公差表示模型,并采用OWL断言表示了模型各层中的约束关系。其次,通过提取表示模型中的相关概念和关系,构建并实现了装配公差表示的本体。基于构建的本体及空间关系与装配公差类型之间的映射关系,采用SWRL定义了装配公差类型的生成规则。再次,基于实现的本体及定义的规则构建了可选装配公差类型生成知识库系统,在此基础上设计了装配公差类型的自动生成算法。最后,通过工程实例分析验证了生成算法的有效性。     

集成化面向装配的设计研究

提出用多重装配连接图表示产品中零件之间的多重装配关系,用模糊连接图中的结点和连接边的模糊度来模糊评价产品可装配性。对产品装配体,进行自动装配特征识别,基于所建立的产品装配模型自动产生产品装配数据的中性文件。建立了产品可装配性评价体系;基于产品装配数据和装配知识,对产品可装配性进行模糊定量评价,从而指导产品装配设计,实现了CAD/DFA的信息集成。     

面向印刷机械的虚拟装配系统研究与开发

分析了虚拟装配系统的功能结构，建立了基于配合特征的集成装配模型，采用几何推理和装配知识相结合的方法进行装配序列规划，实现了三维环境下的交互式装配工艺规划与仿真。最后，给出了该系统在某输纸机构装配中的应用实例。