基于零件约束的装配规划技术研究

装配规划是虚拟装配中的关键技术。这里将装配序列的分层规划方法和拆卸法求解装配序列的方法相结合，在研究产品装配层次结构的基础上，以子装配体为研究对象，利用零件之间的装配约束信息求解零件的拆卸方向和顺序，进而实现产品的装配顺序和路径规划。     

支持虚拟装配的装配约束关系信息动态生成

分析了虚拟装配规划中装配模型重构对装配约束关系信息的需求,提出了装配约束关系信息动态生成的处理技术.通过分析装配特征及装配特征信息,建立了基于装配特征的装配关系模型.将装配约束关系信息以零件为单位构建零件装配约束关系集,以子装配体内所有零件装配约束关系集为集合元素,构建子装配体装配约束关系集族.通过子装配体装配约束关系集族的"广义并集"与"广义交集"的差运算,获取子装配体与其外部零件之间的装配约束关系信息;通过子装配体或装配体的装配约束关系集族的"广义交运算",并利用装配约束二元关系的传递性,获得零件之间未定义的装配约束关系信息,从而实现装配关系模型信息的动态生成,以支持虚拟装配中装配模型的重构、装配规划和装配仿真.     

复杂产品装配关系矩阵自动生成方法

针对现有装配关系模型在结构完备性、获取复杂性等方面的不足,研究了装配关系模型重构和装配关系信息自动获取方法。提出接触-连接矩阵,用以集成功能件和连接件间的接触关系和各类连接关系,并研究了利用静态间隙分析和工程语义解析来获取接触-连接矩阵的方法。提出扩展干涉矩阵,以解决现有干涉矩阵无法有效处理倾斜方向装配的问题,支持装配方向的优化求解,并研究了基于包围盒扫描和步进检测生成扩展干涉矩阵的方法。以UG为平台,开发了原型系统,并以具有非标准轴向装配的夹具为例,验证了该方法的有效性。     

语义推理驱动的协同装配技术

为提高协同装配智能型和自动化程度,提出了语义推理驱动的智能装配技术.通过定义装配端口,建立装配元件之间连接关系的高级抽象表达;通过三维语义标注,构建产品三维形体与语义内容的关联,由此构建面向装配的产品本体模型.通过建立语义推理规则库及端口坐标系,实现装配连接关系的自动推理,并自动创建元件之间的配合操作关系.开发了基于自由度分析的三维约束求解引擎,基于推理结果自动求解变换矩阵,最终实现元件的自动装配.开发了智能协同装配原型系统并进行了试验,结果验证了该方法的有效性.     

基于有向图子装配识别的装配序列规划

采用局部约束有向图表达装配体中的联接与装配关系;通过建立装配邻接和阻碍矩阵,采用ISM分析、紧连接分析、有向回路分析来识别子装配体;采用拓扑分层排序来生成产品装配体的可行装配序列;以减速器部分装配结构的装配序列规划验证了该方法的可行性.     

集成化面向装配的设计研究

提出用多重装配连接图表示产品中零件之间的多重装配关系,用模糊连接图中的结点和连接边的模糊度来模糊评价产品可装配性。对产品装配体,进行自动装配特征识别,基于所建立的产品装配模型自动产生产品装配数据的中性文件。建立了产品可装配性评价体系;基于产品装配数据和装配知识,对产品可装配性进行模糊定量评价,从而指导产品装配设计,实现了CAD/DFA的信息集成。     

基于属性相似性的三维装配体通用设计单元发掘方法

为了从已有CAD模型中获取具有共性的可重用信息、缩短产品开发周期,以产品三维装配体模型为对象,提出了一种基于属性相似性的装配体通用设计单元发掘方法。针对装配体模型的多源输入信息,建立了模型信息的属性邻接图表示方法;采用三类属性相似度分析方法将装配体模型进一步转化为聚类属性邻接图,实现了所有零件和连接关系的分组和统一表示;以聚类属性邻接图为基础,给出了基于快速频繁子图挖掘的装配体通用设计单元发掘算法和步骤。以一组制动器类产品的装配体模型为对象,验证了所提方法的有效性。     

装配规划中物理连接性设计缺陷的免疫辨识与修复

针对复杂机械产品装配规划过程中可能出现的装配序列组合爆炸问题和物理连接性设计缺陷,提出一种基于免疫仿生机理的装配物理连接性设计缺陷的自动辨识与优化修复算法。为有效解决子装配体的自动识别和稳定连接问题,重新定义了装配物理约束关系的连接矩阵,利用该连接矩阵的编码特征和免疫系统的疫苗接种策略定制了设计缺陷的辨识算子、修复疫苗和子装配体的识别与调整疫苗,并将三者进行集成构建了装配物理连接性设计缺陷的免疫辨识与修复算法。以含有子装配体结构的减速器为装配实例,验证了该免疫辨识与修复算法的有效性和正确性。     

基于图论的产品拆卸顺序规划

为了提高产品拆卸顺序规划效率,分析装配体零件间的配合特征,提出将图论中的度引入产品拆卸顺序规划中,研究干涉矩阵与干涉图之间的关系,明确了装配连接图的邻接矩阵表达方式,推演了子装配体判别准则,给出了子装配体识别算法流程,实现了在拆卸过程中迅速确定基准件和子装配体的目的。实例分析表明,采用该方法降低了拆卸顺序分析的复杂度。     

基于基础件和连接关系的装配序列自动快速规划研究

对计算机装配序列快速规划进行了研究,为提高装配序列规划的效率,提出建立集成装配模型。该模型把零件基本属性信息、产品层次信息和关系信息作为基础信息,把连接信息作为衍生信息。为避免装配序列误判,提出把基础件作为装配序列的产生载体,来避免壳体类零件、轴类零件在连接关系中的误判,并结合减速器给出了具体的算法,进而说明基于基础件和连接关系的装配序列规划的优点。因此,该模型可支持自动实现复杂产品装配序列的计算机自动规划,可广泛应用于汽车、机器人等多零件产品的装配顺序规划。