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。     

考虑配合偏差的装配尺寸链本体化方法研究

为了减少不同配合类型下配合偏差对尺寸链生成的影响,使生成中相关的公差信息能被计算机更好的理解和共享,将本体技术引入到装配尺寸链的自动生成中。首先,通过网络本体语言（OWL）构建装配尺寸链表示模型,根据特征面之间是否有间隙将装配约束类型分成漂移配合和固定配合,将间隙量映射成漂移配合。在此基础上运用OWL断言描述模型中各层的约束关系。然后,构建装配尺寸链本体模型及其推理规则,采用OWL描述其结构化知识,建立相关的类、对象属性和数据属性。其次,对漂移配合类型的装配约束关系进行标记,并进行计量分析,利用SWRL描述推理规则得出偏差影响最小且最短的尺寸链。最后,在建立的本体模型和规则语言的基础上,以滚轮为实例验证了方法的可行性。     

公差与配合选择方法的本体化研究

为实现公差与配合选择的智能化,减少公差与配合选择过程中隐含的经验化知识带来的不确定性,将本体技术引入到公差与配合的选择中.首先,从公差与配合的选择过程出发,构建相应的公差与配合表示模型,并使用网络本体语言OWL2表示模型中各层次之间的配合关系.其次,基于所构建的表示模型,以本体推理规则的形式显示地构建公差与配合信息本体.然后,运用语义网规则语言SWRL定义公差与配合选择的推理规则.通过本体编辑工具protégé中的推理引擎得到最合理的公差与配合.最后,通过工程实例展示该方法的工作过程,并验证了方法的有效性.     

考虑定位特征的公差规范本体化研究

针对现阶段的公差规范设计很少涉及对定位连接优先级的考虑,将本体引入到公差规范自动生成的研究中。从装配特征面之间的约束关系出发,给定定位连接优先级关系、基本配合约束与自由度之间的关系、公差类型的生成与定位特征面之间的关系等信息,建立公差规范表示模型。基于所建模型,通过Protégé构建公差规范信息本体,并以本体规则的形式显示地表示知识和经验的语义。基于装配体定位连接优先级与公差规范的内在推理机制,实现公差规范设计。通过实例验证所提出方法的可行性。     

基于本体与SWRL的工艺知识表示与语义推理

传统的专家系统并不能有效解决工艺推理问题,但本体技术和语义推理技术为解决专家系统在知识获取以及智能化推理方面的不足提供了有效解决方案。首先介绍本体知识、SWRL规则、相关推理引擎等;其次提出了基于本体与SWRL规则的工艺推理整体流程,并详细描述了工艺知识本体的构建方法;随后结合实例说明SWRL规则编写规范,并验证了该工艺推理方法的可行性。     

基于UG的三维装配尺寸面链表组自动生成方法研究

针对目前装配尺寸链不能实现真正意义上的自动生成及在装配尺寸链中很少考虑几何要素的几何公差的问题,提出了一种基于几何要素控制点理论公差表示模型的三维装配尺寸面链表组自动生成方法。在分析装配公差建模的信息组成的基础上,建立了装配公差信息的计算机储存储数据混合图结构。以UG NX7.5为二次开发平台,提取了三维装配体内零件上尺寸公差、几何公差、装配基准以及装配目标等信息。首先,确定了封闭环;然后,根据建立装配尺寸链的最短路径的原则搜索装配公差信息图,建立了三维装配尺寸面链表;最后,根据装配顺序及设计基准将其按零件拆分为三维装配尺寸面链表组。以三正交平面作为装配基准的轴孔装配为例,对该方法进行了验证。研究结果表明,该方法能够综合考虑几何要素的尺寸和几何公差,为后续的公差分析工作打下坚实的基础。     

变型设计中语义建模与推理方法研究

为了能够充分利用企业现有的CAD模型,提出了一种基于语义推理的变型设计方法。首先,对三维CAD信息模型和装配语义信息模型进行了研究,给出了两种模型的构建方法。在此基础上,对语义推理方法进行研究,结合相似性算法实现了CAD信息模型至装配语义信息模型的自动映射。并进一步实现了尺寸约束方程式在一定程度上的自动生成及尺寸约束传递解算。最后,以SolidWorks为三维CAD模型平台,以VC++6.0为编程语言开发出语义映射系统,并以某企业的龙门铣床的主轴箱作为例子,对该系统进行了验证。     

面向公差分析的几何尺寸和公差语义信息翻译

为了改善公差分析规范的手工翻译出错率高和效率低的现状,并帮助公差分析系统理解来自上游的产品设计模型的语义信息,提出一种面向公差分析的几何尺寸和公差(GDT)语义信息翻译方法。对需要翻译的GDT语义信息进行分类,并建立适用于中性文件的EXPRESS模型;使用本体建模语言将得到的EXPRESS模型映射为对应的本体,为后续的推理提供基础;使用语义网规则语言对从本体中提取公差分析规范的规则进行定义和编码,实现语义信息的自动推理功能;在计算机辅助设计系统上开发了GDT语义信息翻译插件,自动提取得到的GDT数据并加入中性文件中,使用Protégé进行本体和规则建模,最终推理出公差分析所需规范。同时使用一个装配模型验证了所提出方法的有效性。     

基于本体的装配序列自动生成

针对基于纯数学理论的装配序列生成方法难以显式地表示出生成合理的装配序列所需的知识和经验的语义问题,将本体引入装配序列自动生成的研究中。从装配体的子装配关系出发,结合定位关系、干涉关系和连接关系等装配信息建立装配信息模型。基于所建模型构建装配信息本体,并以本体规则的形式显式地表示知识和经验的语义。在所建本体和规则的基础上,通过本体推理判定装配序列的合理性,进而设计装配序列的自动生成方法。通过实例展示了方法的工作过程,同时验证了方法在减少不合理装配序列方面的有效性。     

几何公差基准体系合理性检验的本体化方法研究

为解决基于纯数学的基准体系合理性检验方法难以显式表示检验过程中所使用的公差信息语义的问题,将本体技术引入到合理性检验的研究中.首先建立了一个由公差类型层、基准体系层、基准层、几何要素层和自由度层组成的层次公差信息模型,用于表示基准体系合理性检验中所使用的公差信息.然后在所建立的模型基础上构建基准体系合理性本体,表示产品几何信息的结构和相互关系.在构建的本体中,定义了基于布尔运算和自由度分析的推理规则来描述基准体系合理性检验过程中的知识和经验.设计并实现了一种基于本体推理规则的基准体系合理性自动检验算法.通过将该算法应用于工程实例,验证了该算法的有效性.     

基于图论的装配尺寸链自动生成技术

针对装配尺寸链自动生成难题,提出一种基于特征有向图表达的装配尺寸链自动生成方法,该方法首先建立四层结构的装配精度信息模型,并对公差信息的进行规范化处理和约束信息转化,在此基础上获得几何公差特征矩阵和装配特征关联矩阵,然后采用图论建立装配体有向图模型并剔除与装配精度无关的有向图的顶点和边,最后利用最小路径原理实现了装配尺寸链的自动生成。借助ACIS和HOOPS工具,开发了原型系统并进行了实例验证,证明了该算法有效缩小了装配尺寸链的搜索范围,同时保证了装配尺寸链自动生成的准确性。     

智能级进模工步排样系统中的混合知识推理研究

介绍了基于模型推理、基于事例推理、基于规则推理技术的特点及其集成的必要性和可行性,阐述了其在智能级进模工步排样原型系统IPDSLS中的实施方案,提出了以基于模型推理为系统推理和数据传递主线,基于事例推理和基于规则推理为辅的级进模工步排样方案自动生成策略;建立了各阶段的基于模型推理方法模型及其推理转化关系,对冲压件进行层次化的事例描述,实现单个产品的多层次多事例表示,并在排样阶段基于组合原理实现排样初始方案的自动生成。     

语义推理驱动的协同装配技术

为提高协同装配智能型和自动化程度,提出了语义推理驱动的智能装配技术.通过定义装配端口,建立装配元件之间连接关系的高级抽象表达;通过三维语义标注,构建产品三维形体与语义内容的关联,由此构建面向装配的产品本体模型.通过建立语义推理规则库及端口坐标系,实现装配连接关系的自动推理,并自动创建元件之间的配合操作关系.开发了基于自由度分析的三维约束求解引擎,基于推理结果自动求解变换矩阵,最终实现元件的自动装配.开发了智能协同装配原型系统并进行了试验,结果验证了该方法的有效性.     

基于配合约束的几何公差分配方法

当公差原则为相关原则时，如何建立相关尺寸公差到几何公差的定量转换关系，实现几何公差的精准分配，是该领域亟待解决的问题。通过几何公差自顶向下分配的定性分析与定量计算，提出一种基于配合约束的几何公差分配方法。根据配合公差、互参照公差和自参照公差之间的约束，构建了基于配合约束的公差关联模型；基于上述关联，构建了与产品结构同步的几何公差设计过程模型；将装配接点作为配合公差传递的基本载体，根据装配接点的顺序和表面类型，提出了相关配合表面旋量矩阵的分析方法，并基于旋量矩阵生成相关表面的几何公差约束；以基于旋量矩阵的公差约束、加工精度约束和互参照公差对自参照公差的约束为约束条件，以最小总公差成本为目标函数，利用遗传算法实现了几何公差数值的优化。最后，以曲轴活塞机构为实例进行了几何公差的分配，经与经验法对比，验证了该方法的经济性与有效性。     

基于特征语义的装配序列规划预处理方法

针对复杂产品装配序列规划复杂度高、求解效率低下的问题，提出了基于典型零件装配语义规则的装配序列规划预处理方法。构建基于特征的装配语义模型，表达零件的类型与几何特征信息，在此基础上构建典型零件装配特征库；通过基于属性邻接图的匹配方法，进行零件类型识别及子特征分割；基于典型零件的装配规则，建立装配序列规划矩阵的降维方法，提出基于装配序列规划矩阵的装配可行序列生成方法；以主动锥齿轮子装配为例验证了方法的有效性。     

考虑形状偏差的公差多面体建模与分析

采用理想表面模型或未考虑形状偏差进行公差建模与分析往往导致零件装配产生干涉风险或装配精度得不到保证。针对该问题，首先基于半空间和多面体的定义将零件特征几何偏差以向量的形式表示，根据尺寸公差带约束构建了零件层的公差多面体不等式组。其次，以理想表面构建装配层公差多面体不等式组，通过使用装配优化函数对装配接触面参数进行调整，将形状偏差纳入公差模型中，从而构建了基于非理想表面的公差多面体不等式组。最后，以铣刀座装配体进行了实例研究，建立了该装配体的各偏差传递路径的公差多面体凸包，并使用闵可夫斯基和依次求解，然后进行交集运算得出目标环偏差值；手工调整公差值并重新计算，直至分析出的目标环偏差值满足初始精度设计需求。     

利用Inventor二次开发研究拆卸约束自动生成方法

通过研究标准连接件对拆卸约束的影响,提出基于连接件知识的规则推理方法,并将其与现有的几何推理方法相集成,实现了对拆卸约束的自动生成。应用设计零件特征数据处理、零件接触约束生成、基于连接件知识推理的优先约束生成、基于几何推理优先约束的生成及拆卸约束图形处理五个主要系统模块,在Autodesk Inventor的二次开发平台上,应用VB.NET开发了产品拆卸约束自动生成的原型系统,并经实例验证,说明应用该系统自动生成拆卸约束是有效可行的。     

基于智能元件的柔性夹具设计新方法（2）

为实现柔性夹具设计过程中的元件感知设计环境,辅助工艺员选件、尺寸驱动与自主装配,提出基于智能夹具元件的设计推理方法。在夹具布局设计完成的基础上生成工件本体,以工件本体模型推理智能柔性夹具元件选择,给出基础元件、支撑元件、定位元件与夹持元件的选件规则。利用工件功能特征与元件功能特征、元件之间的配合特征位置关系驱动智能元件的尺寸规格。利用预定义的装配模式推理元件配合关系,并实现元件之间的自动装配。通过开发柔性夹具设计系统,验证了智能夹具元件在设计过程中的有效性。     

生长型设计中公差进化设计方法研究

为实现生长型设计中尺寸链及形位公差项目的自动生成,在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则。指出生长型设计中紧随结构的自顶向下、不断进化,公差进化设计模型也呈现为一种层次式结构;同时由于功能表面及其名义特征所具有的承载功能及几何信息的特点,可作为公差进化演绎的单元载体;在此基础上建立公差进化设计的基本过程模型。提出产品结构进化设计中,构建基于功能表面的装配网络以及基于名义特征的约束网络的双层装配约束网络的基本方法,给出辅助公差进化设计的公差断言;在此基础上,给出基于双层装配约束网络及公差断言的尺寸链及形位公差进化设计的基本过程。以活塞精镗销孔夹具的公差设计为例,说明所提出的公差进化设计方法在生长型设计中的成功应用。     

基于语义推理的产品装配设计技术

为保证产品具有良好的结构设计和零件可装配性,研究了装配语义模型,详细讨论了设计尺寸约束和装配几何约束的符号化表达方法,并给出了书写规则。在此基础上建立了装配语义图,通过节点描述零件属性信息,通过有向边描述装配语义信息。介绍了基于装配语义的产品装配设计工作流程,重点阐述了零件设计尺寸约束、装配规划信息和装配操作序列的推理过程。给出了语义修改和语义变动两种情况下装配语义图的维护机制。应用实例表明,该模型可以有效地支持产品的协同装配设计。