基于符号的装配建模方法研究

在以装配符号的定义实现产品装配设计语义抽象表达的基础上，对产品装配建模过程中装配语义的表达、装配语义与装配约束的转化及维护技术进行研究．提出基于装配符号的约束规则集描述，实现产品装配设计信息的传递，并采用装配符号关系图对产品装配设计语义与约束进行动态维护．通过产品装配信息从抽象到具体、从模糊到精确的转化，实现产品装配设计系统对抽象、模糊、动态关联的产品装配设计信息的表达、传递和维护．     

虚拟环境中装配设计语义的表达、传递与转化研究

研究了虚拟环境产品装配建模过程中装配语义的表达、装配语义与装配约束的转化技术,提出了采用语义－约束图对装配设计语义与约束进行维护。通过语义－约束图可以从语义层次和约束层次对产品装配模型进行编辑和维护。提出了采用模糊参量表达和处理产品装配设计中的模糊语义。基于模糊参量的语义表达不仅为设计信息输入提供了更大的自由度,而且扩展了计算机对模糊信息的处理能力,有利于产品设计意图的维护。通过产品装配信息从抽象到具体、从模糊到精确的转化,实现了虚拟装配设计系统对抽象、模糊设计信息的表达、传递与处理。     

面向虚拟装配的产品层次信息表达研究

提出了将虚拟装配中的产品属性与行为信息分为产品层、特征层、几何拓扑层以及显示层。通过产品层次信息模型中的数据映射与约束映射,实现产品信息的层次间关联。面向虚拟装配的产品层次信息模型在满足虚拟现实实时性要求的同时,不仅保持了CAD静态设计信息的完整性,还表达了零件在虚拟环境中的动态行为信息。     

基于分布式虚拟环境的装配约束语义模型

装配约束是用来支持分布式虚拟环境中装配交互操作的关键信息．装配约束信息的抽象性关系到对装配单元行为的支持力度，装配约束信息的组织机制决定了分布式虚拟装配计算机实现的效率．针对目前装配约束的抽象和使用方面存在的问题，首先研究装配约束的语义抽象与表达，从产品装配应用域中捕获知识，提取共性，归纳装配约束基本语义并形式化表达；然后提出一种扩展对象语义建模方法，通过该方法对装配约束语义进行组织，赋予其功能行为特性，构建装配约束语义模型．通过VEADAM系统实例，装配约束语义模型能够有效地支持分布式虚拟装配的实现，并能很好地适应应用的变化和扩展．     

虚拟环境中产品装配过程回溯方法研究

在记录虚拟装配过程的基础上，提出基于任务时间的虚拟装配过程整体回溯与基于任务对象的虚拟装配过程局部回溯方法．虚拟装配过程整体回溯以装配任务时间为回溯准则，允许将装配场景中零部件的方位与装配关系回溯到曾经存在的装配历史状态，而虚拟装配过程局部回溯，是根据装配序列中零件间装配约束与几何干涉方面存在的相关性进行装配过程的选择性回溯．文中方法在虚拟设计与装配原型系统开发中得到实现．实践表明，装配过程回溯方法有效地提高了虚拟环境中产品装配设计的效率。     

支持Top-down设计过程的装配建模

本文提出了基于关系图的支持Top－down设计过程的层次装配模型，它主要包含功能层、约束层和特征层装配模型。该层次装配模型能够表达设计过程中产品的不同抽象阶段。本文最后探讨了装配模型的建立方法。     

基于语义的虚拟装配仿真模型研究及应用

针对虚拟装配中装配模型的信息完备性与虚拟仿真系统的交互效率之间的矛盾,提出一种轻量化的基于树-图分离结构的虚拟装配模型,该模型包括装配树模型和语义关系图模型。装配树模型以二叉树的形式表达虚拟产品的层次结构以及零部件间的装配顺序,语义关系图以二分图的形式表达零件之间的装配关系。将该模型应用于水轮机组虚拟装配仿真系统中,不仅满足了虚拟仿真过程对装配模型信息表达的要求,而且减少了系统存储负担,提高了交互效率。     

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。     

装配空间关系形式表达

装配空间关系形式表达是实现产品装配空间语义查询、分析和装配序列规划的基础.结合机械产品装配的特点,对装配空间的拓扑关系和方向关系进行分析,提出空间拓扑的邻接关系、插入关系和分离关系;基于形态分类学和拓扑集描述逻辑理论,给出装配空间拓扑关系和方向关系相结合的装配空间关系的形式表达;通过三维实体边界几何处理,实现形式表达中原子关系的定义;基于形式表达语义的推理方法,自动建立复杂装配体之间空间关系,并且可以将自动标注的空间关系基于本体的RDF/XML文档输出.最后给出一个注射模装配空间关系自动标注及形式表达的实例,结果表明,文中提出的语义推理方法能较好地实现装配关系的形式表达.     

装配配合约束自动获取技术研究

装配配合约束获取对于装配设计、装配工艺规划等多个领域的研究具有重要意义;现有的装配配合约束获取方法容易产生约束的遗漏和约束无效性；通过对自动获取配合约束技术进行研究，在充分利用CAD模型几何拓扑信息的基础上。提出了几何约束识别和配合验证相结合的装配配合约束自动获取箅法；实践证明，该方法可以显著地提高约束信息的获取效率、正确性和有效性。     

基于模板的自顶向下并行装配设计

在分析产品设计系统的装配功能的基础上,提出了一个并行装配设计模式及装配模板与模板实例化的概念;在处理装配约束的虚拟表示与实例表示概念,使得系统具有了支持自顶向下和自底向上２种设计方法的能力。该方法已被成功地应用于参数化特征造型系统ＺＤ－ＭＣＡＤＩＩ中,证明了基于装配模板基础上的装配设计方法法能在零件设计级上有效地支持并行设计。     

Web-based modular interface geometries with constraints in assembly models

The use of a modular technique in modeling for assembly can improve design efficiency and reduce the cost of product development. This paper presents an approach to an assembly model that was built using modular interface geometries. This paper proposes a novel, hybrid modular design strategy instead of the traditional, top-down design process. The curve-joint method is used as a simplified process for converting a 3D solid model to a skeleton model with interface geometries in modeling for assembly. This research builds assembly interface geometries with their constraints in the assembly model instead of using information about individual assembly parts for the product. These interface geometries are easy to share, and they deliver the design requirements properly. They also ensure that minimal efforts will be required in the design change process. By implementing this method, the constraints of the features in modular assembly parts can be transferred to interface geometries. Designers can easily add, replace, and delete design parts in the modular product. Module interaction for application programmed interface (MIAPI) is developed using HTML and JavaScript. The module structure of products can be verified via the web-based Internet in VRML format. These simplified assembly models that have fewer constraints allow design project managers to simulate the functioning of the product in the modularized design before the prototype is built. By using the assembly models, customers can easily choose various modules to assemble the exact products they are seeking via the Internet process. A desk lamp model is used as the example for implementation to validate the feasibility of this research.     

Ontology-based assembly design and information sharing for collaborative product development

To realize a truly collaborative product design and development process, effective communication among design collaborators is a must. In other words, the design intent that is imposed in a product design should be seized and interpreted properly; heterogeneous modeling terms should be semantically processed both by design collaborators and intelligent systems. Ontologies in the Semantic Web can explicitly represent semantics and promote integrated and consistent access to data and services. Thus, if an ontology is used in a heterogeneous and distributed design collaboration, it will explicitly and persistently represent engineering relations that are imposed in an assembly design. Design intent can be captured by reasoning, and, in turn, as reasoned facts, it can be propagated and shared with design collaborators. This paper presents a new paradigm of ontology-based assembly design. In the framework, an assembly design (AsD) ontology serves as a formal, explicit specification of assembly design so that it makes assembly knowledge both machine-interpretable and to be shared. An Assembly Relation Model (ARM) is enhanced using ontologies that represent engineering, spatial, assembly, and joining relations of assembly in a way that promotes collaborative assembly information-sharing environments. In the developed AsD ontology, implicit AsD constraints are explicitly represented using OWL (Web Ontology Language) and SWRL (Semantic Web Rule Language). This paper shows that the ability of the AsD ontology to be reasoned can capture both assembly and joining intents by a demonstration with a realistic mechanical assembly. Finally, this paper presents a new assembly design information-sharing framework and an assembly design browser for a collaborative product development.     

基于资源特征融合的复杂型面配合决策方法

针对复杂产品虚拟装配过程中零部件间匹配关系描述不清晰、反映装配约束的特征属性考虑不足、装配序列规划中零件配对精度不高等问题,提出基于资源特征融合的复杂型面配合决策方法.在分析典型复杂型面结构体的装配工艺关联、匹配型面特征,以及装配设计意图的基础上,构建包括工程语义(engineering semantic,ES)、单元件(single element,SE)、装配约束(assembly constraints,AC)、装配端口(assembly port,AP)、装配空间关系(assembly space relation,ASR)等多特征融合的特征装配集,采用有向无环图对特征装配集进行模块化封装和拓扑排序,获取最优装配序列,并通过模糊理想解法完成复杂型面结构体特征装配集模型从定性输入到定量求解,再到定性输出的映射变换,实现特征装配集间的精准匹配,给出匹配决策过程.最后,通过应用案例验证模型与算法的有效性,为实现复杂型面结构体高效精确装配提供新思路.     

一种基于配合约束的装配顺序产生算法

结合配合约束在装配中的应用,在分析装配零件的配合约束及其特点的基础上,得到零件之间的空间位置关系和零件的局部自由度,充分利用这些信息,引入优先装配方向和局部自由度表的概念,提出了一种基于最少装配方向的装配顺序自动生成算法。