基于装配自由度分析解决欠约束问题

装配是机械制造过程中的一个重要环节,在装配过程中,经常会遇到欠 约束问题。在复杂装配环境下,某个装配零件的欠约束会对其他零件的装配产生意想不到的 结果。装配时,约束条件和零件自由度之间存在一种内在联系,通过建立基体和目标零件的 自由度空间坐标系,对约束条件和自由度关系分析,得到约束条件和自由度关系的逻辑值, 通过逻辑值判断剩余自由度的个数和类型,从而为快速解决欠约束问题提供了一种途径。     

基于规则和爆炸图的装配序列规划

提出局部爆炸图的概念，运用几何干涉规则生成各直角坐标方向的局部爆炸图；在确立各方向的合并顺序后，用合并规则生成各零件的合并约束前元集；并据此进行局部爆炸图合并求解装配序列，实现了规则推理和几何推理算法的紧密结合，有效地避免了装配序列组合爆炸，降低了装配规划的计算复杂度，保证规划所得装配序列的可行性和实用性．     

用自由度分析法求解装配几何约束满足问题

根据自由度分析法建立了一种装配约束的求解机制 ,提出了零件自由度状态的概念 ,通过约束求解表决定各种不同状态的求解过程 ,可以方便快捷地处理欠约束、过约束等多种约束情况 ,根据工程实际需求 ,定义了八种基本的约束类型 ,提出了三维几何约束的求解方法。     

基于物理模型的虚拟装配技术研究

虚拟装配是虚拟现实技术在产品设计领域的一个重要应用 .为了从运动学与动力学的角度来考察虚拟装配过程中零件的运动 ,以便更真实地反映虚拟环境中零件装配运动的本质规律 ,提出了一种虚拟装配环境中用于将装配几何约束自动映射为运动副约束的基于运动自由度分析的物理约束生成方法 ,同时 ,提出了基于变刚度弹簧模型的装配力交互输入方法 ,并实现了位移输入与装配力输入的映射 .另外 ,还给出了基于物理模型的虚拟装配的基本过程 .该方法在虚拟设计与装配原型系统的研究与开发中已得到实现 .     

基于装配约束动态管理的虚拟拆卸

装配约束是虚拟拆卸环境下必须考虑的装配体的重要信息，提出虚拟拆卸过程中装配约束的动态管理机制，并实现了基于装配约束导航的虚拟拆卸。装配约束的动态管理包括虚拟环境下装配约束的获取、表达以及拆卸过程中装配约束的动态维护，即装配约束的动态解除和产生，文中用装配约束图表达零件间的装配约束，提出装配约束的间接解除方法，并实现了基于装配约束推理的零件可拆卸方向的推导。最后，通过一个简单装配体的拆卸实例，对文中方法进行了验证。     

基于装配层的配合尺寸继承与检验

尺寸信息的表达与处理,直接关系到零件的加工成本以及产品质量,文中分析了装配层尺寸的约束与关联,提出了基于装配层的配合尺寸继承与尺寸检验方法,通过配合的识别,尺寸匹配的自组织,实现了不同零件间的配合尺寸的关联,不仅解决了装配层与零件层间具有直接匹配关系的尺寸合理性差别问题,而且可通过尺寸约束与空间基坐标的传递,实现了配合尺寸的不同标注型式的尺寸继承与检验。     

基于成本和并行装配的装配序列有向图求解

针对虚拟装配中装配序列规划问题,引入了有向图来描述装配过程中的零件以及零件间的装配约束关系。结合装配成本、并行装配、装配经验优化了装配关系有向图的拓扑排序算法。提出了将装配方向变化次数作为衡量装配成本的一项重要指标。提出了将单次可装配的零件数量作为装配优先方向的参考依据。文章最后给出了装配序列生成的具体算法。     

特征向量变换求解装配约束的表示方法

基于装配零件的匹配特征的解析求解方法,利用装配特征的特征向量之间转换来确定零件之间的装配方向和相互位置关系．分析了平面之间共面、角度和平行约束,圆柱面之间同轴约束和圆锥面之间的重合等约束关系;并对几种常用的装配约束关系进行归类,给出了求解旋转矩阵和平移矩阵的统一的求解方法．文中方法同样适用于装配特征与装配体全局坐标轴倾斜情况．应用实例验证了该方法的有效性．     

VRML环境下基于语义的产品装配设计技术研究

装配语义是零件间装配约束的抽象与概括，研究基于语义的产品装配设计可有效地提高装配设计的直观性与装配效率。文中给出了基于语义的产品装配设计系统的总体框架结构，将装配语义分为常用语义与特殊语义，并建立了装配语义的层次表达；通过装配语义与几何约束的映射，形成几何约束的代数表达；借助零部件间的运动自由度的求解，实现了装配语义的驱动，有助于将装配设计从几何层发展到语义层进行操作。     

基于特征的静态装配CAD模型全局对称性识别方法

为降低装配CAD模型CAE分析的运算规模,提出一种全方位利用装配CAD模型的装配关系、以一致构件集为对称性识别单元识别静态装配CAD模型全局对称性的方法.首先构建配合图,同时利用装配关系实现装配体构件局部坐标到全局坐标转换;然后从装配级、零件级、几何级自上而下地实现一致构件集划分,再分别利用单约束与多约束规则确定一致构件集对称性;最后根据一致构件集序列顺序,通过对称性合并与验证逐步确定装配CAD模型全局对称性.实验结果表明,该方法能有效地识别装配CAD模型全局对称性.     

装配序列规划中拆卸方向的确定

以产品为出发点进行拆卸判断,以拆卸顺序的逆生成装配序列是装配序列规划中常用的方法,而拆卸方向的确定量是其关键的一步,而将拆卸方向简化为与坐标轴平行的方向不能产生完备的可行装配顺序集,在分析装配过程的特点基础上,提出一种根据装配约束关系用球面几何计算拆卸方向和方法,首先,利用球面几何的方法求解局部拆卸方向集,取局部方向集所对应的球面多边形的形心为局部拆卸方向;然后,利用投影的方法测试此局部拆卸方向是否为全局拆卸方向,文中提出的方法可以方便地用于工程实践中。     

基于混合模型的虚拟装配关键技术研究

针对虚拟装配中采用多边形网格模型引起的组件定位困难和碰撞检测精度低等问题,提出一种采用精确几何模型及其对应的多边形网格模型的混合模型作为底层数据,支持精确装配的虚拟装配系统构造方法,并基于Parasolid和Vir-tools平台进行了实现。基于混合模型的碰撞检测能根据计算精度和时间要求自适应求解,在速度快的同时,满足高精度碰撞检测要求;基于混合模型的组件装配,采用离散采样点定义装配路径,通过装配几何约束交互式定义限制组件的运动范围,通过自由度规约、装配约束求解实现了零部件精确定位,通过四元数插值实现装配路径中零部件位姿的平滑过渡,能满足高精度的装配要求。该方法已经在开发的多个系统中得到验证和应用。     

机器人化装配

机器人化装配已成为机器人研究与应用的一个热点．１０年前，文献［１］已就此作了综述，本文旨在补充这以后的新成果．首先，简单介绍各种装配机器人和装配设计方法．然后对手腕的各种高精度插轴入孔措施，尤其是高速装配控制进行了详述．文末提出了一些研究方向．     

蚁群算法求解装配线平衡第一类问题

装配线平衡问题是生产管理中重要且较难解决的问题,其中第一类问题是装配线平衡问题的关键问题。本文通过对装配线平衡问题的分析与建模,提出了利用蚁群算法这种人工智能优化算法求解一般装配线平衡第一类问题的步骤和算法。采用启发式的方法构造分配方案的生成策略,并对信息素的更新采用局部更新与全局更新相结合的规则,从而使得该算法具有较好的目的性,大大提高了获得最优解的效率。通过该蚁群算法能得到装配线平衡第一类问题质量较优的解,且有速度快、鲁棒性、通用性等优势。     

A complexity model for sequence planning in mixed-model assembly lines

Sequence planning is an important problem in assembly line design. It is to determine the order of assembly tasks to be performed sequentially. Significant research has been done to find good sequences based on various criteria, such as process time, investment cost, and product quality. This paper discusses the selection of optimal sequences based on complexity induced by product variety in mixed-model assembly line. The complexity was defined as operator choice complexity, which indirectly measures the human performance in making choices, such as selecting parts, tools, fixtures, and assembly procedures in a multi-product, multi-stage, manual assembly environment. The complexity measure and its model for assembly lines have been developed in an earlier paper by the authors. According to the complexity models developed, assembly sequence determines the directions in which complexity flows. Thus proper assembly sequence planning can reduce complexity. However, due to the difficulty of handling the directions of complexity flows in optimization, a transformed network flow model is formulated and solved based on dynamic programming. Methodologies developed in this paper extend the previous work on modeling complexity, and provide solution strategies for assembly sequence planning to minimize complexity.     

复杂装配体多层次装配路径规划研究

针对传统装配路径规划方法应用于复杂装配体时出现的组合爆炸问题,提出了一种基于人机交互的改进A-Star(A*)算法多层次装配路径规划方法。算法在传统启发式路径规划算法的基础上引入了干涉威胁概率、平滑度代价、权重系数参数,实现了算法不同侧重方向的最优路径寻找。算法首先根据基于人机交互的路径规划方法结合操作者的装配经验将复杂装配体划分为多个装配层次段,其次对各层次段中的装配零部件运用改进A*算法求解最优拆卸路径,并最终根据路径反演原则生成整个复杂装配体最优装配路径。结合算法仿真对比与KUKA工业机器人路径规划实例验证,得出上述方法较传统启发式路径规划方法提升了路径规划效率,满足了工业生产中复杂装配体自动路径规划需求。