基于装配属性的夹具快速装配设计

为提高工装夹具装配设计的设计效率,提出一种基于装配属性的夹具快速装配设计方法。首先结合各夹具元件的装配信息及模型几何参数定义元件装配属性。分析元件3D模型、模型几何元素与装配属性间的关联,定义三者间的映射关系形成编码。然后解析编码得到元件装配属性及模型几何特征,进行属性匹配得到特征配合方式并据此调整特征间的位置关系,根据约束创建规则添加约束实现装配。开发了夹具快速设计系统,以某航空发动机精铣机匣外型面夹具为例,验证了提出的快速装配法的有效性。     

基于点云三维重建的装配件尺寸测量系统北大核心

针对机械加工偏差和人为因素,造成装配面间几何尺寸信息不匹配,而采用人工检测效率低、重复性差,难以满足工厂在线实时检测要求等问题,提出一种基于点云三维重建的装配件实时在线测量系统。以点与点间存在的内在约束作为先验引导信息,提出改进的RANSAC算法来检测并剔除异常数据点,显著减少算法耗时同时大幅提高了平面特征的提取准确率;再利用最小二乘法对剩余有效点进行拟合,对法兰盘工件重建三维模型并进行关键尺寸测量。实验结果表明,基于点云三维重建的工件尺寸测量方法有较好的准确性和检测效率,法兰盘工件测量过程耗时约5.6 s,测量标准误差在±0.16 mm以内,测量误差不超过0.30 mm,满足了工件测量的实时性和准确性要求。     

一种基于改进Faster RCNN的金属材料工件表面缺陷检测与实现研究

目的 针对传统检测算法在工件表面缺陷检测上的局限性,以及检测精度不高、准确率较低、检测过程繁琐等问题,提出了一种基于改进RCNN的金属材料工件表面缺陷检测算法。方法 图像预处理过程中,运用了图像缺陷定位标注与图像数据的增强处理的方法。模型训练时为了避免某些分类数据不足,防止因数据集过小导致系统测试模型出现过拟合现象,使用了对原图像进行数据扩增处理。检测网络模型设计时,采用非极大值抑制算法对缺陷图像进行候选区域筛选,构建了区域建议网络,实现网络多层特征的复用和融合,在减少候选区域冗余的基础上提高系统的检测精度。引入多级ROI池化层结构设计算法,消除ROI池化取整而产生的系统偏差,实现高效并准确检测零件表面缺陷的目的。基于ROI-Align算法的原图位置坐标改进,利用双线性插值法获得原图的位置坐标,克服了基于最近邻插值法的ROI-Pooling设计算法带来的像素位置偏移和检测不匹配（misalignment）的问题。结果 设计的检测方法在测试集上,金属材料工件表面目标缺陷检测速度达22 帧/s,准确率达97.36%,召回率达 95.62%。结论 与传统的工件表面检测方法相比,改进的FasterRCNN方法对目标识别与定位处理具有较快的速度与较高的准确度,能在复杂场景条件下,提升工件表面缺陷的检测性能。     

实物逆向设计中的特征分析和处理

针对目前国内外的逆向工程研究侧重于形状逆向而少于设计的问题,提出将零件的模型分为装配特征、功能特征、自由曲面的复杂型面特征和其它特征等四种特征,并结合摩托车灯座零件的逆向设计问题对不问的特征部分提出了具体的处理方法。     

薄壁变形机匣件限位检测方法的研究与优化

为研究薄壁变形机匣件在装配状态下约束表面与相关表面形位误差的变化规律,提出一种限位检测方法。通过有限元模拟机匣件实际装配,分析了不同装夹参数对约束面平面度的影响,并用直观分析法求出了主要影响因素为压板位置。利用所建立的模型,分析了约束面在限位状态下相关表面平面度及平行度的变化情况。通过神经元网络建立了压板位置与约束面平面度的预测模型,并用遗传算法求解了约束面平面度全局最小值及相应的压板位置,从而有效地控制整个机匣件的变形。     

基于特征约束语义的夹具自动装配技术研究

为提高夹具装配的准确性与效率,采用了一种基于特征约束语义的自动装配方法.该方法利用参数化技术建立夹具的三维模型元件库,定义了特征约束语义的描述方法.通过约束转换,用程序自动将基于特征约束的装配转换为基于几何约束的装配,从而实现快速装配.并开发了原型系统,验证了该方法的有效性.     

基于改进约束配准的装配仿真方法研究

为了预测和控制产品的装配精度,在产品设计阶段考虑产品的实际表面形貌和受力情况,真实地模拟产品的实际装配状态,提出了一种改进约束配准的零件装配公差分析方法。该方法综合考虑装配力和零件表面几何偏差的影响,以配合面上力的作用点和其对应点之间的距离最小为目标函数构建改进约束配准初始数学模型,然后基于Hertz接触理论计算受力变形量,对约束配准初始数学模型进行修正,使得两相配表面装配结果更贴合真实的接触状态。最后以螺栓连接配合面为例进行分析,仿真实验结果表明,采用改进约束配准法在产品设计阶段就可以较真实地预测两相配表面的接触状态,从而快速准确地在真实接触状态下分析和验证装配产品是否符合精度要求,为产品的装配公差分析提供了可视化手段和校验功能。     

汽车转向节零件的参数化快速逆向设计

为了快速获取国外某进口汽车左前转向节点云数据的实体化模型,研究其实体快速重构的方法。文章针对该零部件复杂的形状特征,不同位置对逆向设计的精度要求不同,提出了以Geomagic Design X软件为平台,采用正逆向混合建模技术,进行曲面实体快速重构。运用基于点云的自动特征识别与面片草图的标准化绘制对传动轴的连接处以及装配孔处进行参数化修正,最终完成实物逆向,同时验证了该混合建模方法的准确性和可行性。     

大型整体壁板多层预紧挤压筒装配应力有限元分析

大型铝型材整体壁板一般在大型挤压机上采用圆挤压筒进行挤压，为了提高圆挤压筒的强度，需要采用多层预紧组合式挤压筒，利用ANSYS有限元软件建立了两层套和三层套挤压筒的有限元模型，并利用接触单元法，将配合面拟合为接触面，对装配应力进行了比较分析，为多层套挤压筒设计提供了依据。     

基于Ontology的装配公差规范的自动生成

针对几何产品公差规范设计中存在的不确定性问题,文章将本体理论引入到装配公差规范的设计中,为装配公差规范的自动化、智能化设计提供一种可行的方法。首先构建装配公差规范层次化表示模型,并采用OWL DL断言表示模型层次间的约束关系;其次,根据装配公差规范中的概念和关系,构建装配公差规范的本体模型;再次,根据装配公差规范设计领域的专家知识,使用语义网规则语言(SWRL)构建装配公差规范设计的推理规则;然后,根据构建的本体表示模型及定义的推理规则,构建装配公差规范设计知识库,在此基础上编写装配公差规范智能化设计算法;最后,以齿轮减速器为实例说明了装配公差规范自动生成的过程,并分析验证了该方法的有效性。     

A model of the constraint substitute element for geometrical tolerances verification

In this paper an inspection method for geometrical tolerances for measurement with coordinate measuring machines (CMM) is proposed. It is indisputable that manual measuring methods cannot be applied for measurement with CMM. We also show that the usual procedure for inspection with CMM is inadequate for the implementation of ISO geometrical tolerances. The proposed model for calculation of the constraint substitute element ensures that inspections are carried out in accordance with ISO tolerance requirements, in which relationships between features and datum are implicitly defined. It is proposed to apply geometrical constraints that explicitly represent these relationships by means of fitting the mathematical form of the constraint substitute element. The resultant mathematical equations clearly illustrate tolerance design intent and can be applied with the small displacement screw (ISO/TR 10 360-1: Coordinate metrology—Part 1: Definitions and applications of the fundamental geometric principles) for inspection of the workpiece. This technique allows inspection to be performed in accordance with ISO geometrical tolerance.     

级进模结构设计中的装配约束表达及求解

针对级进模结构特点，提出了能完整描述级进模组成部件功能及约束的 约束树模型，并采用基于变量表达式的约束求解方法实现了级进模装配模型的快速更新。该方法为实现基于约束的自顶向下的级进模结构设计奠定了基础。     

焊接夹具变型设计主模型构建方法

针对目前变型设计主模型构建过程中手工梳理设计参数时存在的效率低下、易产生人为误差等问题,提出了结合复杂网络理论的焊接夹具变型主模型构建方法。通过构建尺寸约束网络,实现夹具内不同元件、结构间的尺寸关联;以尺寸约束网络中节点、度的特性为依据,自动计算并发布夹具结构的驱动尺寸参数;同时开发了与计算机辅助设计软件集成的变型设计主模型构建系统,提高了变型设计主模型构建效率和质量。以飞机环控散热器总装焊接夹具主模型构建为例,验证了文中所提方法的可行性。     

A hierarchical approach to generating precedence graphs for assembly planning

This paper presents a hierarchical approach to generating precedence graphs for assembly planning. The basic idea of the approach is to identify constraint direction sets for all components of an assembly, hierarchically abstract out precedence relations for them, then obtain and evaluate all precedence graphs for each layer. The input to the approach consists of the mating relation graph (MRG), and hierarchical relation graph (HRG), which is deduced from MRG through geometric reasoning and knowledge. According to the MRG of an assembly, a revised algorithm to generate the non-directional blocking graph (NDBG) is proposed. Using the stored constraint direction sets and HRG of an assembly, all feasible precedence graphs for each layer are generated by another algorithm. In terms of operation replacement and graph transformation, the number of possible sequences allowed by a precedence graph is computed, from which an optimal precedence graph in a certain layer is selected. To verify the validity and efficiency of the approach, a variety of assemblies including some complicated products from industry are tested, and the corresponding results are also presented.     

基于几何不变性和滑动模态算法的冗余机器人运动控制研究

冗余机器人可以通过冗余自由度实现额外的优化目的。针对受空间约束条件下机器人运动控制问题,采用几何不变性和滑动模态算法,实现冗余机器人的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。通过建立冗余机器人系统数学模型,给出冗余机器人轨迹跟踪典型控制方案,优化了冗余机器人控制目标。设计推导出能确保机器人关节位置向量在约束空间内,且冗余机器人关节能平滑到达约束边界的几何不变性和滑动模态算法。采用数学软件MATLAB对平面3R冗余机器人系统进行仿真。同时,与不采用文中算法的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:冗余机器人关节在受到外部约束时,采用几何不变性和滑动模态算法所有关节能保持在约束空间内,同时关节能够平滑地接近约束边界,关节误差在3.2 s就能够快速收敛。     

支持自顶向下设计的产品装配模型研究

产品的设计过程是一种自顶向下的设计过程,而产品装配模型是实现Top-Down设计的关键.论文在基于装配语义的装配特征的基础上提出了支持top-down设计的产品装配模型,讨论了模型的结构和采用多细节层次模型法建立产品装配模型的实现方法,提出了采用基于装配和加工特征统一的建模方法建立包含装配语义关系的零件模型,并在Pro/E软件平台上,开发了原型设计系统.     

模具装配中装配约束的设计与求解

提出了适合模具的装配模型和装配约束 ,构造了自由度分析算法,能够正确、有效地求解装配约束而无需建立和求解大型非线性方程组 ,同时较好地解决了装配中的欠约束和过约束问题 ,更易实现装配设计过程的智能化、自动化。     

基于实际工况的装配体公差建模方法研究

几何产品的装配公差数学模型对CAD/CAM/CAE的集成有着重要的作用。目前的装配公差模型以刚体假设为前提,忽视了实际工况的影响。为解决此问题,研究了实际工况对产品工作性能及公差设计的影响,利用有限元仿真计算了零件在实际工况下的变形量,并在公差模型中综合考虑变形量的影响,建立了实际工况下装配体的公差模型。将该方法应用到尾座装配体的公差建模中,验证了该方法的有效性。