面向装配序列规划的装配建模方法研究

为实现自动化的装配序列规划,提出了一种应用面向对象和Petri网技术定义的产品装配模型.该模型由静态模型和动态模型构成.基于模型定义,提出了局部装配可行性的判定依据,并据此建立了一种基于静态模型的动态模型构造算法.该算法通过逐层分析可能状态的变迁,最终获得装配体所有几何可行的装配序列.通过实例验证了该建模方法的有效性.     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能,针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足,定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网,并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入,运行后输出具体的操作事件更新场景图,完成装配活动,以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求,实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达,不仅表达了产品结构及装配关系,同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息,从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外,还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法,说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真,开发了原型系统。     

面向序列规划的装配工艺APS树模型生成的研究

分析了现有装配序列规划方法和装配序列表达模型的缺陷，提出了一种合理的装配工艺APS树模型，并用这种模型表达非线性的装配序列。利用产品功能结构树和零部件的信息，采用基于装配关系图分割的几何推理和基于规则的知识推理的方法来简化工艺子装配体的识别，以此生成装配结构树。然后，利用装配知识判定子装配体的装配优先约束关系，提高由装配结构树生成装配工艺APS树的效率。最后，基于装配结构树，通过不断添加数据节点和关系节点，自上而下分层规划，从而生成产品的装配工艺APS树。     

基于质量特征产品装配顺序规划的逆向推理算法探究

在Petri网柔性装配系统装配顺序规划中引入装配质量要素,并以装配零件的装配自由度,装配作业后稳定性,装配零件配合精度对装配质量的影响作为基本因子,提出装配质量置信度概念,解决柔性装配系统装配规划中装配质量及其定量化问题。根据装配形成的产品在Petri网装配状态图中表示为一个最终库所的特点,应用改进B树模型,提出仅以变迁信息的产品装配顺序规划Petri网逆向推理算法,简化装配顺序规划推理过程,对于多个变迁均可生成最终成品的情况,亦给出装配顺序规划的解决方案,并以摩托车发动机的装配为例,证明该算法是可行的。     

机器人装配接触状态识别与规划的模糊Petri网模型

针对机器人装配接触状态识别与规划问题,提出了基于模糊Petri网模型的处理方法。首先,机器人感知的不同类型传感信息经过模糊化处理可以具有统一的描述形式,通过引入加权函数和优先级因子,传感信息数量、传感信息真实程度及传感信息重要程度三者之间的矛盾得到有效解决,从而初步建立了机器人装配接触状态识别的模糊Petri网模型。在此基础上,依据装配过程对装配接触状态识别的积极意义,进一步建立了复合模糊Petri 网模型,它能根据当前装配接触状态识别的程度规划出下一步合理的动作方案,从而实现机器人装配接触状态的自动识别与规划。最后,通过平面小孔装配实例验证了所提出模型的合理性与可行性。     

大型复杂产品装配序列规划技术研究

装配序列规划技术是虚拟装配的关键技术之一。针对传统的装配序列规划方法已不能满足船用推进器等大型复杂装配体序列规划的需求，提出了基于层次关联图的装配信息模型，以及装配经验知识与割集法相结合的序列生成方法。最后凭借研究的理论知识开发了装配序列规划系统。     

柔性装配单元任务规划的时间优化方法

详细研究了柔性装配单元中的任务规划问题,采用时延Petri网对系统行为进行建模并提出了任务规划的时间优化算法。为装配序列规划提供了重要的评价指标,并可用于指导装配系统设计。     

基于模糊粗糙集的并行装配序列规划方法

复杂产品的并行装配受到各种因素的制约,增加了并行装配序列规划的难度.提出了基于模糊粗糙集的并行装配序列规划方法.定义了并行度作为整个装配体的全局并行装配约束参数,给出了零件装配指标表来描述装配体中各零件的装配特征参数、结构特征参数和约束特征参数.根据这些参数,将待安装零件作为知识论域,提出了适切隶属度函数作为评价指标的不可辨识关系,在基于知识论域和不可辨识关系表示的知识库中采用模糊粗糙集模型,生成装配并行序列.机用台虎钳和等离子体增强化学气相沉积装配实例验证结果表明了该方法的有效性.     

一种基于遗传算法的装配序列优化方法

基于遗传算法建立了装配序列生成模型,对装配序列进行优化生成。为提高优化效率,该算法将装配方向作为已知数据给出,并引入子装配体进行分层规划。最后,以蜗轮减速器装拆序列规划为实例验证该方法的有效性。     

基于符号有序二叉决策图的装配序列生成技术

为提高装配序列规划求解效率和自动化水平,给出了装配体联结图模型、干涉向量和接触向量模型的有序二叉决策图描述,建立了基于符号有序二叉决策图模型及操作的可行装配序列生成技术.结合实例验证了基于有序二叉决策图的装配体模型和可行装配序列生成技术的正确性和可行性.     

人在回路的沉浸式虚拟装配技术研究

针对传统产品开发的序贯过程,很多问题要待到实物装配时才能充分暴露,导致零部件装配缺陷发现滞后,提出了人在回路的沉浸式虚拟装配技术。研究了人在回路的沉浸式虚拟装配环境、虚拟装配关键技术、虚拟装配应用系统,提出了人在回路的沉浸式虚拟装配原理,基于Virtools搭建出虚拟装配原型系统,并进行了工程验证。结果表明,所设计的人在回路的沉浸式虚拟装配系统具有一定的工程应用性。     

面向协同装配规划的信息模型研究

为解决复杂产品的装配设计团队和装配规划团队间的协同工作,提出了装配结点概念,用以集成描述产品装配信息,利用装配结建立了产品的装配联系图模型,通过图模型中顶点和边的属性,分别独立描述零件和装配信息.给出了一个基于割顶点的装配联系图层次分解算法,构建了基于共享零件的产品结构层次树模型.基于结构层次树模型,描述了协同装配规划中的协同工作信息.利用实例说明了面向协同装配规划的信息建模过程及模型的有效性.     

装配误差传递建模及其精度可靠性评估

研究了刚体零件的装配误差建模以及装配精度可靠性评估方法。将零件误差分成位置误差和方向误差,并采用误差矢量加以描述。综合考虑尺寸误差和形位误差,将装配过程误差分成零件内误差和配合面误差,给出主动配合面和被动配合面的定义。针对典型配合面类型,分析误差组成及其计算方法。采用位姿变换矩阵法建立装配误差模型,分析误差在零件内部以及配合面间的传递过程,计算装配总误差并据此确定装配误差的概率分布。给出装配精度可靠度的定义,通过仿真获得装配精度的可靠度指标。以某测量平台的装配过程为例,完成装配过程误差分析和装配精度可靠度评估,验证模型的有效性。     

虚拟现实环境下交互式船舶装配序列规划研究

针对传统装配序列规划方法解空间大、模型简单的问题,提出了应用虚拟现实技术解决船舶装配序列规划问题的方法。该方法分为虚拟拆卸和方案评价两个阶段,分析了虚拟装配平台上进行虚拟拆卸的基本流程和关键技术——虚拟环境下的实体模型表达和基于装配约束的运动导航。建立了船舶装配序列评价模型,确定了零件重量、装配时间、装配稳定性和装配过程难度等面向手工装配的评价指标。最后,用某船舶机舱区域的规划实例进行了验证,结果表明该方法生成的装配序列对实际船舶装配生产具有指导作用。     

基于粒子群算法的多质量特性下的选装优化方法研究

提出了一种基于粒子群算法的分组选装的优化方法。针对复杂产品分组装配中多质量特性的特点,构建了以装配间隙波动最小化为目标的优化模型。利用引入共享机制和动态归档机制的多目标粒子群算法对该模型进行求解。最后,通过发动机的活塞和气缸的选择装配实例对所提出方法进行了验证,结果表明,采用该方法可以有效提高产品的装配精度。     

协同预装配若干技术研究

为实现协同环境下的预装配,归纳了装配的不同阶段所需的模型和信息,给出了以装配结为关键项的装配信息表达,提出了面向功能的预装配知识库的提取和组织,引用令牌传递概念,规范装配设计成员协同行为。分析了装配冲突类型,给出了6步骤冲突界定和消解方法。在此基础上,以可扩展标记语言方式传递知识、以虚拟现实建模语言表达装配体模型、以命令／参数格式传递装配操作,通过预装配中的路径规划,以消解装配形状冲突为例,验证了协同预装配系统。     

洗衣机装配序列遗传优化建模及算法研究

为了研究装配序列遗传优化问题,以某洗衣机装配序列规划为例,讨论了面向装配序列遗传优化的建模方法。结合装配生产线布局、工位装配能力和工件连接关系的实际,给出了可装配性性能指标相关权重的一般性确定原则,建立了面向遗传优化的装配模型,并设计了遗传优化的编码方式和进化算子。为保证个体的有效性,提出了工位约束检验和以连接关系为依据的工件约束检验;为保持种群多样性、避免遗传算法早熟,提出了采用局部搜索策略进行扩展操作的方法。对洗衣机装配序列优化的结果验证了所建模型及所提算法的有效性。     

基于遗传算法的产品装配序列规划研究

为解决产品实际装配过程装配序列规划的问题,建立了描述装配过程中零部件间装配关系的几何干涉关系矩阵。设计了以装配换向次数、装配工具更换次数、装配体稳定性和基础件位置为目标函数的遗传算法,并改进了该遗传算法相应的交叉算子、变异算子和适应度函数,以确保算法的有效性。在初始种群生成时,输入由DELMIA软件虚拟拆卸得到的几何可行装配序列,改善种群的组成成份。将该遗传算法应用于某链轮的装配序列规划中,验证了该算法的有效性。     

面向大规模定制的混流装配线平衡研究

为解决面向大规模定制的混流装配线的平衡问题,分析了这一类装配线的特点,并综合考虑工作站的数量、工作站的负荷及装配线效率三个因素,提出了面向大规模定制的混流装配线的平衡模型和优化装配线平衡的混合遗传算法.该算法将模拟退火算法和遗传算法相结合,采用了交叉概率和变异概率的自适应重构策略,有效避免了算法的早熟,增强了算法全局寻优能力.实例仿真计算表明,该算法比标准的遗传算法和模拟退火算法具有更高的求解质量和求解效率.     

虚拟装配技术的应用研究

分析阐述了虚拟装配技术的原理和过程，以挤压部件为产品设计对象，进行虚拟装配设计，并进行相应的装配检验，产生装配顺序与装配路径，制作装配动画，成功地在计算机虚拟环境中完成了产品的开发设计过程。