基于数字孪生的增强现实多人协作装配

为了保证复杂产品在关键装配阶段的一次成功率和质量一致性,提出一种基于数字孪生的增强现实(AR)多人协作装配方法。首先提出基于数字孪生的AR多人协作装配架构,根据协作装配的复杂性对装配序列进行过程分解;其次将装配过程上下文数据构造为装配工艺知识图谱,明确了协同过程装配信息的传递与迭代机制,提高了AR协作装配的工况自适应性。在此基础上采用基于根锚点的协同方法实现多人装配过程的AR场景协同,并通过装配工艺知识图谱提供的实时知识实现数据协作,保证了协同装配的质量和效率。以某钢厂复杂轧机的装配为例,建立了基于增强现实的多人协作数字孪生装配系统,验证了所提方法的有效性和可行性。     

面向网络的组合夹具虚拟装配技术研究

为了实现网络环境下的组合夹具虚拟装配,构建了具有五层结构的夹具元件层次信息模型,提出了一种基于层次包围盒体树的碰撞检测与装配约束交互匹配的虚拟装配技术。运用二叉树分解法划分模型空间构造层次包围盒,开发了碰撞检测算法,实现了网络环境下夹具元件的干涉检查和穿刺深度计算;通过提取夹具元件功能表面的装配约束特征,交互匹配调整其空间位姿,快速实现元件的精确定位和虚拟装配仿真。开发了组合夹具网络虚拟装配平台,通过实例验证了装配技术的可行性。该方法能满足网络虚拟装配的实时性和交互性要求,为进一步研究组合夹具异地协同组装设计奠定了基础。     

一种具有三维力反馈的协同虚拟装配系统实现

在标准C/S结构的基础上,针对协同装配系统的特点,构建基于C/S结构混合式的协同虚拟装配系统的工作环境;采用基于C/P消息的数据传输方式实现系统中的同步控制;设计一种基于令牌的机制实现操作中的冲突控制;将三维力反馈技术应用于本系统,设计实时力反馈解算算法,最终实现了一种具有三维力反馈的协同虚拟装配系统。实验表明,该系统基本满足实时性、同步性和协同性的要求。     

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.     

复杂产品分布式并行协同虚拟装配系统研究

为解决复杂产品异地协同设计中零部件数模验证和装配评审的困难,研究了基于网络的分布式协同虚拟装配技术,提出基于高层体系结构/运行时间框架的分布式协同虚拟装配方案,解决虚拟环境中的用户管理、操作协同和交互式装配操作等问题.以此为基础开发出了支持实时协同交互装配仿真的分布式并行协同虚拟装配系统,并以某汽车部分总成网络协同装配为例验证了该方案.结果表明,该方案可以实现复杂产品设计中的异地协同装配仿真与评审.     

网络环境下基于立体鼠标和数据库的虚拟装配

将数据库技术、基于Web的虚拟现实技术和CAD技术相结合,为三维产品信息的异地协同管理提出了一种支持平台.构建了实时交互的基于Access数据库的虚拟模型库系统,在有限的网络带宽下实现了活塞气泵和齿轮泵的虚拟装配.在Web环境下直接接入Spaceball 5000立体鼠标,通过更自然直观的人机交互方式,提高异地协同设计的效率.     

基于特征装配的机械产品设计研究

介绍了一种基于特征装配的概念设计方法。该方法在特征表示方法的基础上,结合产品的装配信息,建立产品的集成模型,再将该模型导入图形环境,实现交互操作以及与后续工位的衔接,具体地给出了基于特征装配设计系统(FADS)的实现方法,并用相关实例加以论证。     

基于工作流的装配车间生产过程计划和控制技术

针对航天装配型制造企业的单件小批量离散生产特点,提出了一种基于工作流的装配车间生产过程计划和控制方法。该方法通过引入工作流管理技术,将产品装配数据和装配过程的管理紧密集成在一起,有效地描述了装配数据与装配过程间的动态交互行为,同时也实现了生产现场的装配活动和装配数据的统一管理。最后,开发了原型系统,并在航天某工厂得到试用。     

基于双机器人的整流罩电磁铆钉自动装配策略研究

针对武装直升机整流罩的铆钉装配过程中存在的装配难度高和铆钉数量（基数）多等问题,提出一种基于双工业机器人协同装配的策略。该策略采用基于C#.NET桌面程序的上位机为核心、PLC和工业机器人协同控制的控制系统。通过对铆钉装配工艺的研究,提出了铆钉装配策略,基于工业机器人运动学模型,设计了铆钉装配路径。基于Robotstudio搭建铆钉穿插工序仿真模型,对铆钉装配轨迹进行仿真,搭建铆钉装配实验平台,对铆钉装配仿真的装配轨迹进行实验对比验证。     

基于机械臂辅助的卫星柔顺装配技术研究

针对卫星大型部件、重载单机装配中位姿调整、接触应力、重力卸载的控制问题,将机械臂辅助装配技术应用到了卫星装配中,提出了一种基于力传感交互控制的机械臂辅助柔顺装配技术。通过力传感器实时采集了机械臂末端作用力,进行了负载重力参数标定,提取了外力/力矩分量;建立了基于外部作用力/力矩控制的装配体位姿柔顺随动算法,对算法的误差识别及控制方法进行了分析;搭建了机械臂辅助柔顺装配系统,在某卫星结构舱板装配、星上单机装配中进行了应用实验。研究结果表明:力/力矩控制范围下限达到10 N/2 Nm,与传统装配方法相比,该技术具有位姿调整柔顺、装配接触应力可控、负载重力承载/卸载精确、适用于狭窄空间等优势。     

一种基于SolidWorks二次开发的三维交互辅助装配方法

针对大型钢结构件装配过程中出现的错装、漏装和不按要求装配等问题,提出了一种可交互的三维装配工艺辅助系统,系统采用二维码对零/部件进行标识,通过移动设备扫描零/部件二维码,远程服务解析扫码数据,基于SolidWorks软件的二次开发实现对移动端辅助三维模型装配图和技术文件的推送,实现装配数据的实时可视化,提高了装配效率。     

力觉交互控制的机械臂精密位姿控制技术

针对卫星装配过程中关键零部件质量体积较大,不易装配的问题,提出了基于力觉交互控制的机械臂精密位姿控制技术,通过在机器人末端安装六维力/力矩传感器,实时获取机器人末端负载重力和末端所受外部作用力,并将负载重力和外部作用力解耦,进而实现外部作用力对机械臂末端位姿的精密控制。同时,对机器人辅助装配控制系统及其架构进行了介绍,并提出了一种简单可行的六维力传感器标定方法。试验结果表明:该技术可以实现机器人末端位置的精密控制,具有结构简单、计算量小、操作方便等特点。     

基于卷积神经网络的微电机装配故障诊断研究

针对微电机装配质量控制水平低、产线故障发现不及时且难以做出最佳决策等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的微电机装配故障诊断方法.该方法将实时采集的微电机装配过程质量特性数据绘制出控制图,采用数值转化为图像的数据预处理方法实现CNN对控制图异常模式的识别,最后通过控制图异常模式向故障映射的方法完成故障诊断.基于该方法开发了一套微电机装配故障诊断原型系统,可用于微电机装配过程的实时监控与故障诊断.     

基于XML的企业流程信息协同交互方法研究

为解决企业间协同商务过程中的流程信息协同交互问题,提出了一种基于可扩展标记语言的流程描述元模型.在该模型中,定义了基于流程定义语言本体的语义映射规则及映射的具体过程,对流程定义语言本体进行了语义分析,实现了对流程信息的语义层次描述;借助可扩展标记语言的语法结构,建立基于可扩展标记语言的流程定义语言核心元素的描述规则,并作为流程信息语法层次描述的统一标准,实现流程信息协同交互语法层次的信息转换.最后通过具体的供应链协同采购过程实例,验证了该模型及实现方法的有效性和可行性.     

基于Petri网的机械产品装配过程中的质量门控制方法

为了解决机械产品装配过程中有质量缺陷的在制品不断向下游工序流转的问题,提出了一种基于面向对象Petri网的质量门(Quality Gate,QG)控制方法。通过分析机械产品装配过程中产品质量的影响因素,建立了质量门监控的校验标准;在此基础上给出了质量门控制策略,以实现对在制品装配质量的在线控制;运用基于面向对象Petri网的方法,建立了质量门控制策略运行的模型,旨在及时发现装配过程中的缺陷品,减少返工成本。最后,以主减速器装配过程中选垫工序的质量控制为例,验证该方法的有效性和可靠性。     

基于Kinect的投影式增强现实 装配诱导系统研究

针对大批量定制中产品装配工艺转换快、效率低、易出现差错等问题,提出并设计了一种投影式增强现实装配诱导系统。对装配诱导过程中操作者所需穿戴设备和手动操作计算机设备优缺点进行了归纳,系统将文字、图片和三维动画等诱导信息投影到真实装配场景中,诱导操作者完成了产品装配,并对此进行了测试;利用骨骼跟踪技术和人手边缘轮廓提取方法进行了手势识别研究,提出了一种装配诱导过程中的徒手交互方法,利用Kinect跟踪操作者头部方位,提出了一种基于视点跟踪自动变换投影图像,以及使投影内容随操作者视点变化的投影增强现实方法。研究结果表明:该系统可提高装配诱导过程中的人机交互性能和装配效率,具有一定的工程应用价值。     

增强现实交互环境下发动机装配序列呈现方法研究与实现

针对增强现实环境的呈现特点,以汽车发动机丰田5A为具体研究对象,从设计与实现具有通用性的发动机装配引导系统的角度出发,对增强现实环境下发动机装配序列呈现方法所涉及的核心技术进行研究。具体研究内容包括:(1)对增强现实环境下的交互特点以及汽车发动机的主要装配序列进行分析;(2)发动机几何模型与运动模型在Unity3D中的描述方法;(3)基于Kinect的人手交互功能的实现。最后,通过原型系统的开发与实现验证所提出方法的可行性。     

基于互信息和博弈论的复杂机械产品装配质量控制阈在线优化方法及应用

为提高复杂机械产品的装配精度和装配稳定性,提出一种基于互信息和博弈论的复杂机械产品装配过程质量控制阈在线优化方法。在分析复杂机械产品装配特点的基础上,基于互信息表征了装配质量控制点之间的耦合关系,建立了装配质量稳定性测度模型。为保证装配精度,以装配成本(质量损失成本和装配调整成本)最小化为目标,阐述了装配成本与控制阈的关系。将装配稳定性、装配成本要素之间的冲突问题转化为数学模型,基于博弈论方法进行冲突消解,获得最优装配质量控制阈。以模型发动机缸盖螺栓拧紧为例,设计开发了装配质量控制阈优化系统,验证了该方法的可行性和有效性。     

压电换能器装配机自动控制系统研究

介绍了压电换能器装配机计算机控制装置的开发和设计.分析了传统的压电换能器装配存在的问题,提出了新的控制方法.硬件设计中突出了抗干扰设计,并使用Visual Basic设计窗口界面,能够实现良好的人-机交互功能,同时简要介绍了部分软件设计思路.通过基于计算机控制的压电换能器恒扭矩装配方法,实现了压电换能器装配的自动化,提高了装配精度,解决了传统装配中存在的问题.     

人机协同的交互进化产品概念设计方法研究

为解决当前进化算法尚难完全模拟人类智能进行产品概念设计这一问题,提出了一种结合人机智能的交互协同进化方法,进行产品概念设计.利用面向对象与数据库两种技术,实现了产品设计的柔性建模,并借助交互可视化技术,使设计师通过对变量、约束、进化策略与目标权值的动态调整,在建模、搜索与评价的设计全过程实现人机协同的交互进化.最后,利用遗传算法与基于实例的推理技术,开发了人机协同的交互进化产品概念设计系统,并将其应用于注塑模结构优化设计,实例验证了该方法的有效性.