虚拟装配仿真系统相关技术的研究

研究了一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备虚拟装配仿真系统,介绍了系统的装配模型以及装配顺序和路径的规划.建立了虚拟装配仿真场景结构图,并采用细节层次技术对仿真场景进行优化.为了能够实时、方便地修改装配序列和装配路径,准确地描述零部件在装配或拆卸过程中的位置姿态信息,提出了一种虚拟装配的描述语言代码(V代码)和虚拟装配函数(V函数).最后采用基于包围盒逐层分解的干涉检验方法,实现装配过程的干涉检验.该仿真系统有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本.     

交互式拆卸引导装配路径规划方法研究

在分析研究虚拟装配中的装配路径生成办法的基础上,根据实际需要提出了以交互式拆卸引导的装配路径规划方法的装配路径规划优化算法.算法主要通过人机交互的方式,记录零部件在拆卸过程中不同状态下每一步关键点的位置姿态信息.根据装配过程是拆卸过程反演的原则,通过“拆卸引导”形成零部件的装配路径,经过多次人机交互调试最终实现装配的最优路径.该算法的目的是生成无碰撞、无干涉的优化装配路径,从而实现虚拟环境中零部件更快捷、有效地装配.     

基于防摇吊具的集装箱起重机半物理仿真系统

针对集装箱起重机学员培训周期长、安全性差等问题,提出一种基于3D图形渲染引擎（OGRE）的虚拟现实技术,实现集装箱起重机半物理仿真操作培训的方法。设计集装箱起重机司机室硬件操作平台,使用OGRE渲染引擎驱动集装箱货场的三维虚拟场景;建立防摇吊具摆动的动力学模型,模拟起重机吊具的残余摆动;并用以太网通讯实现起重机联动台等实物硬件与虚拟现实仿真软件的信息交互。解决仿真操作系统中的虚拟场景的驱动、吊具残余摆动的模拟、实物硬件与虚拟软件的实时通讯等关键问题。实验结果表明,该半物理仿真系统真实感强,对集装箱起重机驾驶训练有重要价值。     

旋转约束的船舶装配拆卸路径规划算法

研究船舶装配拆卸路径规划优化问题,设备在安装维修过程中时会受到各种约束的限制,对快速有效地规划可行的装配拆卸路径-直都是船舶虚拟原型设计中的难点之-.针对装配拆卸路径规划中的旋转约束问题,提出一种基于快速探索随机树(RRT)算法的新的旋转约束路径规划算法.算法针对RRT算法中基于欧拉角的三维空间旋转分量随机采样函数分布不均匀的问题,设计了一种新的欧拉角均匀分布随机采样函数来生成随机位姿点,将欧拉角距离引入到C空间距离度量函数中,对路径中的旋转变化量进行控制,并引导路径规划方向.进行仿真的结果证明,算法能够对高维空间中刚体的旋转范围进行有效控制,具有较高的装配效率.     

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。     

航空发动机教学实验系统的虚拟装配技术研究

航空发动机虚拟教学实验系统的建设是将VR(Virtual Reality)技术与实验相结合的一次综合性的实验探索与尝试.该系统是将虚拟装配及拆卸、模化实验、模型流场的动态显示及发动机试车等综合仿真实验系统,重点论述了教学实验系统开发中的虚拟装配技术,在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对航空发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题.最后还展示了利用航空发动机三维可视化虚拟装配系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了虚拟装配系统与传统装配相比较的优势和特点.     

欠驱动岸边集装箱起重机防摆控制方法研究综述

针对控制领域的研究热点之一非线性、欠驱动岸边集装箱起重机防摆控制问题,从欠驱动系统的概念和岸边集装箱起重机动力学模型出发,详细分析研究的必要性、国内外研究现状和难点。最后,分析现有控制方法存在的主要问题,并对岸边集装箱起重机防摆控制方法进一步的发展方向进行了展望。     

飞机部件装配的路径规划算法研究与实现

飞机装配对象特殊、过程复杂,必须采用特殊的装配工艺方案。虚拟装配技术为飞机装配提供了可行的思路。装配路径规划是虚拟装配技术中的关键技术,是目前国内外相关领域研究的热点。本文在虚拟装配环境下飞机装配特点的讨论基础上,提出了一种基于装配体配合关系描述的装配路径规划算怎并在ＣＡＴＩＡ平台上进行了设计实现。     

飞机部件装配的路径规划算法研究与实现

同装配对象特殊、过程复杂,必须采用特殊的装配工艺方案。虚拟装配技术为飞机装配提供了可行的思路。装配路径规划是虚拟装配技术中的关键技术,是目前国内外相关领域研究的热点。本文在虚拟装配环境下飞机装配特点的讨论基础上,提出了一种基于装配体配合关系描述的装配路径规划算法,并在ＣＡＴＩＡ平台上进行了设计实现。     

港口起重机仿真训练器接口系统硬件设计

本文介绍了基于CPLD与ARM的岸边集装箱起重机仿真训练器控制台接口控制系统,并给出该接口系统的硬件设计方法。系统中采用EP93312为主控制器,利用CPLD的逻辑控制方便以及I／O口多的特点进行控制信号的采集与逻辑运算处理,通过以太网与仿真主机通信。     

基于知识工程的岸浅桥数字化样机设计系统

提出了一种岸边集装箱起重机的数字化设计方法,这种方法以专家系统和模犁库为支撑,构建基于知识工程的岸边集装箱设计系统.论述了数据库和计算方法为基础的专家系统,并且讨论了模型库的结构,标准件、外购件的选择方法.由基础设计参数、设计约束、设计规则寻找最适合的型号和尺寸驱动模型.通过计算后的数据到专家系统中寻找型号,再从模型库...     

虚拟装配的3D空间动作路径方法研究

针对虚拟装配中的关键技术进行了讨论,提出了一种利用PlaneSensor节点实现造型的3D空间动作路径的规划方法,解决了基于VRML（Virtual Reality Modeling Language）虚拟装配的3D空间路径研发问题,对虚拟环境中装配路径进行了简化,减少了系统开发与集成的工作量。     

海铁联运港口混合作业模式下轨道吊与集卡协同调度

在集装箱海铁联运港口中,铁路作业区作为连接铁路运输和水路运输的重要节点,其装卸效率将影响集装箱海铁联运的整体效率。首先,对比分析了“船舶-列车”作业模式和“船舶-堆场-列车”作业模式的特点,并结合海铁联运港口实际作业情况提出了混合作业模式。然后,以轨道吊完工时间最短为目标构建混合整数规划模型,既考虑了班列和船舶的作业时间窗约束,又考虑了轨道吊间干扰和安全距离、轨道吊和集卡接续作业和等待时间等现实约束。针对遗传算法在局部搜索能力方面的不足,将启发式规则与遗传算法相结合设计了求解轨道吊与集卡协同调度问题的混合遗传算法（HGA）,并进行了数值实验。实验结果验证了所提模型和混合算法的有效性。最后通过设计实验分析集装箱数量、岸边箱占比、轨道吊数量和集卡数量对轨道吊完工时间和集卡完工时间的影响,发现同等集装箱数量下岸边箱占比提高时,应通过增加轨道吊数量来有效缩短完工时间。     

基于DELMIA的发动机装配过程可视化仿真

为实现发动机的虚拟装配,用反装思路,通过DELMIA创建某汽油机拆卸路径来仿真装配过程.将产品开发过程中的产品设计和工艺设计2大重要环节在统一的软件平台上进行并行设计;在三维设计条件下,能利用DELMIA的数字化制造工艺（Digital Process of Manufacturing,DPM）与DELMIA工艺工程师（DELMIA Process Engineer,DPE）的数据交换提前安排制造计划.该方法可以实现生产、工艺与制造资源的虚拟协同设计,缩短设计周期,降低设计成本.     

Smart work packaging-enabled constraint-free path re-planning for tower crane in prefabricated products assembly process

Lack of constraint-free crane path planning is one of the critical concerns in the dynamic on-site assembly process of prefabrication housing production (PHP). For decades, researchers and practitioners have endeavored to improve both the efficiency and safety of crane path planning from either static environment or re-planning the path when colliding with constraints or periodically updating the path in the dynamic environment. However, there is a lack of approach related to the in-depth exploration of the nature of dynamic constraints so as to assist the crane operators in making adaptive path re-planning decisions by categorizing and prioritizing constraints. To address this issue, this study develops the smart work packaging (SWP)-enabled constraints optimization service. This service embraces the core characteristics of SWP, including adaptivity, sociability, and autonomy to achieve autonomous initial path planning, networked constraints classification, and adaptive decisions on path re-planning. This service is simulated and verified in the BIM environment, and it is found that SWP-enabled constraints optimization service can generate the constraint-free path when it is necessary.     

Dynamic Scheduling and Path Planning of Automated Guided Vehicles in Automatic Container Terminal

The uninterrupted operation of the quay crane (QC) ensures that the large container ship can depart port within laytime, which effectively reduces the handling cost for the container terminal and ship owners. The QC waiting caused by automated guided vehicles (AGVs) delay in the uncertain environment can be alleviated by dynamic scheduling optimization. A dynamic scheduling process is introduced in this paper to solve the AGV scheduling and path planning problems, in which the scheduling scheme determines the starting and ending nodes of paths, and the choice of paths between nodes affects the scheduling of subsequent AGVs. This work proposes a two-stage mixed integer optimization model to minimize the transportation cost of AGVs under the constraint of laytime. A dynamic optimization algorithm, including the improved rule-based heuristic algorithm and the integration of the Dijkstra algorithm and the Q-Learning algorithm, is designed to solve the optimal AGV scheduling and path schemes. A new conflict avoidance strategy based on graph theory is also proposed to reduce the probability of path conflicts between AGVs. Numerical experiments are conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed model and algorithm over existing methods.      

基于动态平衡策略的自动化码头多AGV路径优化算法研究

对自动化集装箱码头AGV(automatic guided vehicle)自动运输系统路径规划算法和港口布局进行深入研究之后,针对岸桥与堆场之间路径规划中可能出现的冲突以及任务分配不均等问题,提出了基于动态平衡策略的自动化码头多AGV路径优化算法。通过对Dijkstra算法进行改进,在考虑路径距离的基础上,同时引入该路径上预计通过的AGV数量,实现了路径分配的动态平衡;提出了改进速度控制策略和重新规划路径控制策略,有效减少了冲突次数,且减少了道路堵塞率。建立了基于动态平衡策略与基于MAS(multi-agent system, MAS)的控制方式对比实验,结果表明该算法能有效求解500个任务以上的大规模任务分配问题,并且显著降低平均堵塞率0.000 8～0.005 5。此算法亦可应用于其他类型的码头布局中,进一步提高了码头水平运输效率。     

岸边桥式起重机CAD/CAE集成系统的研究与实现

主要研究了岸边桥式起重机CAD／CAE系统的实现方法。基于Pro/FENGINEER提供的特征技术、装配约束、自下而上尺寸关系构建零部件和整机三维参数化模型；在分析ANSYS提供的人机交互模式（GUI方式）和命令流输入方式（APDL方式）的基础上，采用混合模式建立起重机部件和整机的有限元模型；阐述了基于Visualc＋＋和Pro／ENGINEER提供的Pro／TOOLKIT软件开发包实现CAD／CAE集成开发的机理。实践证明，该系统的研究可推动岸边桥式起重机及其它复杂大型结构件机电产品的数字化创新设计。