基于设计情境与脑机反馈融合的产品设计知识需求感知技术

针对产品设计知识主动推送过程中设计人员的知识需求难以自动获取的问题,提出了一种基于设计情境与脑机反馈融合的产品设计知识需求感知方法。设计情境与脑机反馈融合构建知识需求感知框架,由动态变化的设计活动信息驱动生成设计情境实例序列,基于脑机反馈构建设计知识需求域。根据设计任务分解与产品结构的映射关系建立知识需求锚点,以设计情景激活知识需求锚点的方式动态关联当前设计内容,采用加权贝叶斯方法实现设计知识需求类型识别,并在数控机床数字化设计中对提出的需求感知方法进行了应用验证。     

基于关联约束网络的定制产品隐式需求激活技术

定制需求到设计参数的映射是实现产品定制设计的首要环节,客户提供的需求往往不能完整体现产品性能、功能、结构等的定制要求,使得设计人员难以获取完整的定制产品设计参数。因此,将定制产品需求分为显式需求、半隐式需求和隐式需求,并根据需求间不同的关联约束关系,建立了定制产品需求的动态关联约束网络。通过关联约束网络到矩阵的映射与需求节点间关联约束强度的计算,构建了定制产品需求关联约束强度矩阵。通过关联约束强度的传递与累加获取需求节点综合活跃度,进行基于关联约束网络的定制产品显式需求到半隐式需求及隐式需求的关联激活,为产品设计参数获取提供完整的定制需求信息。以典型定制产品电梯为例,对所提出的基于关联约束网络的定制产品隐式需求激活技术进行了应用验证。     

基于多粒度宏建模的MEMS非标结构设计方法

随着微电子机械系统(Micro electro mechanical systems,MEMS)应用的广泛化与需求的多样化,现有由参数化单元库内的结构组合的设计方法已难以满足非标设计需求.为此,给出一种支持非标结构设计的多粒度宏模型的映射提取与等效近似方法.在多粒度宏建模的MEMS设计层次和流程中,通过MEMS器件的完备有限元模型的节点关联与组合,映射提取描述系统的整体矩阵,获得系统的基于低阶常微分方程组的精确模型.按列一维方式变带宽存储大型稀疏对称矩阵,由拉格朗日多项式拟合和广义极小剩余获取等效近似模型,建立非标结构的系统级保真输入输出关系,连接器件级模型和系统级模型,不断迭代实现产品设计.以ACIS为几何造型内核开发自主原型系统,以数字光处理微镜为例进行验证,结果表明,该方法将局限于单元库内简单器件的设计拓展到支持复杂奇异非标结构的设计,这对于提高MEMS设计质量和效率具有重要意义.     

基于多域关联约束的复杂产品布局重构技术

为了实现复杂产品布局方案的快速设计,研究基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术. 从属性、约束、行为等角度定义复杂产品布局重构设计单元,提出布局重构设计单元的拆解和组合构建方法,建立功能域、运动域、形位域、结构域的多域关联约束;提出布局方案的纵向、横向和混合重构方式,给出复杂产品布局重构设计流程,通过多域关联约束的分类重建实现了复杂产品的布局重构设计. 以数控镗床的布局重构设计为例,对基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术进行应用验证.     

基于映射的配置产品自动装配规划技术

针对现有的产品配置设计技术缺少对配置产品可装配性分析和装配规划的支持的问题,通过产品配置特征信息到零部件装配特征的映射,产品配置结构（BOM）到装配结构的映射,产品配置过程信息到装配体连接关系的映射,实现了配置产品装配信息的获取,使产品配置阶段的设计信息在装配规划中得到重用.应用Agent实现机理定义了自动装配规划单元,并在此基础上建立了配置产品自动装配规划模型,实现了配置产品的自动装配规划.结合项目实例论述了配置产品自动装配规划技术的具体实现过程.     

基于结构移植的产品模块成本估算技术

为提高客户需求响应速度,增加产品成本估算精度,提出了基于结构移植的产品模块成本估算技术。对产品模块进行了多层次解析,建立了模块结构体模型。通过基于规则的多层次检索获取产品模块移植结构体,以结构体移植的修正方式生成虚拟模块。根据移植结构体与工序之间的信息映射创成虚拟模块工艺路线,实现工艺成本估算,合成原材料成本与工艺成本得到产品虚拟模块成本,为产品快速报价提供依据。该技术在电梯产品报价系统中得到了实际应用,提高了电梯产品成本估算速度与精度。     

高温混合障碍空间中的移动机器人路径规划

为了解决高温场景中移动机器人全局路径规划所面临的安全与效率问题,提出高温热源虚拟障碍的定义,建立混合障碍空间模型,将高温场景中的路径规划问题转化为高温混合障碍空间中考虑路径温度代价和长度代价的多目标优化问题. 改进NSGA-Ⅱ算法,通过选取优秀非可行解扩展种群,提高了种群多样性和进化效率,提出新的交叉和变异概率计算方法. 根据种群进化进程和个体代价函数值调整概率,实现了种群前期搜索能力和后期收敛性的平衡. 仿真所得的最优路径结果表明,该改进算法的路径长度代价虽然比原算法和其他改进算法略有增加,但温度代价大幅降低,更有效地避免了陷入局部最优.     

稀疏混合不确定变量优化方法及应用

针对复杂产品设计中稀疏混合不确定变量导致的设计边界识别困难、计算结果失真等问题,提出一种基于Chebyshev逼近的稀疏混合不确定变量优化方法. 首先采用极大似然估计方法构造稀疏混合不确定变量在给定分布下的概率密度函数,初步确定其在给定分布下对应的分布参数;其次基于贝叶斯信息准则计算对应分布的信息损失,进一步确定稀疏混合不确定变量的最合适的分布及分布参数. 再次,为解决传统区间分析方法中区间扩张导致的计算失真问题,采用Chebyshev逼近优化目标函数并利用改进的HL-RF算法求解,获取可靠性指标及失效概率,在满足设计需求的同时,有效实现产品轻量化、刚度保持的设计目标. 最后,以数值算例及高速压力机滑块的优化设计验证了所提方法的有效性.     

基于强度Pareto进化的注塑机注射性能多目标优化

为实现大型注塑机注射性能的优化设计,构建了注射压力、注射速率和注射功率优化模型,应用多目标进化算法,系统分析了影响注射性能的各方面因素.改进强度Pareto进化算法,引入模糊C均值聚类,加快外部种群的聚类过程.采用约束Pareto支配和浮点数、二进制混合染色体编码策略,一次运行就能求得分布均匀的Pareto最优解集,并使用基于集合理论的方法选择一个最优解.试验分析表明:结合了强度Pareto进化算法与模糊C均值聚类方法的混合算法在提高注射综合性能的同时,能够获得比线性加权法分布性更好的Pareto前沿;且与强度Pareto进化算法相比,显著缩短了运算时间,具有较高的效率与鲁棒性.     

面向塑化能耗分析的设计关联计算流模型与过程挖掘方法

针对高能耗注塑装备的塑化能耗计算过程复杂、涉及的设计参数及工艺参数繁多等问题,提出一种基于过程挖掘的塑化能耗高效分析方法。根据装备设计过程及能耗分析流程构建设计关联能耗分析计算流模型,并在该模型基础上提取计算流足迹。通过改进算法对已提取的计算流足迹进行过程挖掘,形成全新的能耗分析计算工作流网。解析工作流网间的设计元素关系,并对注塑装备塑化能耗进行计算,实现能耗的高效分析。通过在某注塑机厂商XS-Z60型注塑装备的塑化能耗分析计算中的应用,验证了所提方法能够简化能耗分析计算过程,提高能耗分析计算的效率。