基于RPO/E的虚拟装配、运动仿真与装配动画

通过零件三维模型的生成和对零件虚拟装配和运动仿真的分析,可大大减少设计周期;通过装配动画的设计和制作,可提高装配工艺编制效率,并指导工人装配,从而提高产品制造质量。以齿轮泵为例介绍了RPO/E软件中的虚拟装配、运动仿真和装配动画的操作思路和具体方法。     

面向装配工序交叉的虚拟装配工艺信息模型

虚拟装配工艺规划中目前大都采用装配顺序描述装配过程,但尚无法表达装配工序交叉和设计中的安装布置'捌整等问题.考虑设计阶段和制造阶段的装配要求,建立了基于装配任务的装配工艺信息模型.该模型以多层次的装配进程表达产品装配工艺过程,通过任务对象的交叉安装表达工序交叉和安装布置凋整,并给出了装配调整策略;针对冗余装配任务提出了装配任务合并方法.最后通过实例验证了文中模型的正确性和有效性.     

虚拟装配工艺技术研究

虚拟装配技术是未来制造领域中的一项重要技术,它使得人们可以通过直接操作的方式完成产品设计、产品维修培训、零件设计验证、装配工艺规划等内容。     

基于框架的虚拟装配运动引导

为了在交互式装配过程中精确地定位零件模型,提出一种基于框架的装配运动引导方法.该方法将典型装配过程性知识封装到过程框架中,将蕴藏在零件模型B-rep中的工程信息封装到特征框架中,与场景匹配引擎一起构成框架系统;框架系统采用场景匹配的方式来捕获操作者的装配意图(即匹配成功的过程框架),由匹配成功的过程框架来引导装配运动,并由过程框架中规定的动作和时机来完成装配件的精确定位.应用实例结果表明,文中方法有效地克服了操作者通过交互设备对装配零件运动控制的不精确性问题.     

小型断路器柔性装配中视觉识别系统的设计与应用

现代制造业对小型断路器（MCB）生产过程的效率和精度要求都在不断提高,传统的人工装配效率低且装配质量参差不齐,而传统基于振动盘上料的自动装配技术限制了制造的柔性化水平。针对上述问题以及未来的市场需求,提出了一种基于机器视觉的小型断路器柔性装配系统,该系统搭建专用的视觉识别模块,通过VGG-16架构的深度学习分类器和特征模板匹配方法,对小型断路器零件的种类、位置坐标、当前姿态进行识别,并将识别结果发送给工业机器人控制器,指导工业机器人对不同型号产品的不同零件类型通过机器人夹爪的灵活切换来完成不同的装配任务。实验表明,该系统对零件种类识别准确率为99.8%,坐标偏差在±0.3mm以内,旋转角度偏差在±0.8°以内,达到了MCB装配的精度要求,符合柔性化制造的需求。     

基于装配顺序的飞机装配容差信息建模

论文提出了基于装配顺序的装配容差信息建模方法,以装配仿真路径规划 的装配顺序为基础,提取装配体中各零件的特征约束关系及相关的关键特征,进而获取组成 环容差信息,建立装配容差信息模型。该模型考虑了装配顺序对装配误差累积过程的影响, 减少了人工容差信息建模繁琐的交互操作,提高了装配容差信息的建模质量。基于DELMIA 平台开发了飞机装配仿真系统。该系统已在工程上成功应用,提高了飞机装配仿真的效率, 减少了飞机实际装配生产中的出错率。     

人字齿轮的参数化精确建模方法与虚拟装配

在常规齿轮建模中存在着渐开线和齿根过渡圆弧曲线精度不足以及装配误差容易造成干涉的问题,从加工齿轮的角度,以三维建模软件Pro/E为平台,采用参数化建模方法,对人字齿轮零件进行建模,并结合虚拟装配技术和Pro/E中的装配模块来完成零件的虚拟装配,建立相应两个人字齿轮的装配模型.通过在有限元计算和动力学分析中应用,其结果表明建模方法建立的模型精度相对较高,装配方法能有效的消除轮齿干涉,对提高有限元分析、机构运动分析、动力学分析的准确度奠定了基础.     

VRML环境下基于语义的产品装配设计技术研究

装配语义是零件间装配约束的抽象与概括，研究基于语义的产品装配设计可有效地提高装配设计的直观性与装配效率。文中给出了基于语义的产品装配设计系统的总体框架结构，将装配语义分为常用语义与特殊语义，并建立了装配语义的层次表达；通过装配语义与几何约束的映射，形成几何约束的代数表达；借助零部件间的运动自由度的求解，实现了装配语义的驱动，有助于将装配设计从几何层发展到语义层进行操作。     

宏微结合的多机械手微装配机器人系统

为解决复杂组件装配中存在的并行操作、空间操作和多操作对象的难题,研制了一套基于显微视觉伺服的多机械手微装配机器人系统.该系统有6个机械手,每个机械手都由宏动模块、微动模块和末端夹持器组成.分别针对5种不同结构类型的零件,设计了5种异形零件夹持器.通过给镜头配置高精度的位移平台,实现了在30 mm×30 mm×30 mm的大操作空间内2μm精度的在线检测,可实现±9μm的装配精度.通过显微视觉反馈和力觉反馈相结合的策略,设计了过盈配合件的装配方法.使用该微装配机器人开展了微装配实验,实验结果表明该微装配机器人系统是可行的,基本能实现既定的装配要求.     

基于工艺特征约束的改进遗传算法

为提高飞机装配的精度,减小定位的误差,优化具有复杂工艺特征的机身框件的支撑序列.针对优化中工艺特征约束处理问题,建立了工艺特征约束的广义数学模型,从理论角度提出了一种针对此类约束的不可行解修补算法,并基于此算法设计一种改进的遗传算法.使用改进的遗传算法优化某型飞机机身框在可重构柔性工装上的支撑序列,优化过程稳定,最优序列下框的柔性定位误差减小93.08%,保证了飞机装配的精度.理论基础分析和仿真结果分析表明,改进的遗传算法通用性强,适用于各种约束优化问题;收敛速度快且稳定,具备可行性.     

融合制造语义的三维工序模型序列重用方法

针对目前三维工序模型序列重用缺少对加工特征尺寸、加工精度、形位公差等制造信息的考虑,不能很好地支持零件制造过程工艺设计重用的问题,提出一种融合制造信息的三维工序模型序列重用方法.首先,利用图同构原理对工艺路线中三维工序模型序列进行优化,减少搜索空间;然后,利用子图同构对三维工序模型加工特征进行匹配,通过融合制造信息对加工特征匹配进行预处理和相似性评价,以获取具有最相似加工特征的三维工序模型;其次,设计三维工序模型序列优化算法获取同构的三维工序模型序列;最后,以某型轴零件工艺设计过程为例进行实例验证,结果表明融合制造信息的三维工序模型序列重用方法能够准确地根据指定制造特征进行工艺设计重用,具有良好的应用效果.     

虚拟环境中基于约束动态解除的产品拆卸技术研究

虚拟拆卸是验证产品可拆卸性与可维护性、确定产品装配序列的有效手段．提出虚拟拆卸过程中配合约束的自动解除方法．随着拆卸过程的递进，根据设计者的交互意图，适时取消零件所受的配合约束．实现了虚拟拆卸过程中零件的约束运动，将运动传感器检测到的设计者手的实际运动映射到虚拟环境中零件的可自由运动空间，以有效地支持虚拟环境中交互拆卸的完成．相关方法在虚拟设计与装配原型系统的研究与开发中得到实现．     

基于物理模型的虚拟装配技术研究

虚拟装配是虚拟现实技术在产品设计领域的一个重要应用 .为了从运动学与动力学的角度来考察虚拟装配过程中零件的运动 ,以便更真实地反映虚拟环境中零件装配运动的本质规律 ,提出了一种虚拟装配环境中用于将装配几何约束自动映射为运动副约束的基于运动自由度分析的物理约束生成方法 ,同时 ,提出了基于变刚度弹簧模型的装配力交互输入方法 ,并实现了位移输入与装配力输入的映射 .另外 ,还给出了基于物理模型的虚拟装配的基本过程 .该方法在虚拟设计与装配原型系统的研究与开发中已得到实现 .     

改进遗传算法在装配操作优化中的应用

针对复杂车身连接关系和多装配顺序,改进后的装配模型不仅描述了零件间的装配优先关系,而且还包含了可以用于公差分析的装配连接特征信息.在此基础上,根据迂回遗传算法对零件间的装配操作进行优化,以提高优化效率及求解范围.最后,通过某车身侧围装配案例说明了该算法的有效性.     

精密摆组件装配设备自标定方法

精密装配设备中各运动滑台存在安装误差,影响装配精度;目前,多采用装配设备内部集成的显微视觉系统,借助特制标定板进行线性标定;但该方法中的误差参数顺序标定,解算具有关联性,无法避免误差传递与累积的问题,且精密装配设备空间有限,标定板一般较难安装;为此,基于精密摆组件装配设备,提出一种通用自标定方法,该方法不借助标定板,仅需要在装配作业空间中由视觉系统跟踪设备自身固定特征的若干任意点位,再结合粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）完成误差参数的统一求解,最后根据推导的误差补偿模型实现误差补偿;实验证明,该方法与线性标定相比精度及稳定性均明显提高,标定精度在5 μm以内,为精密装配设备提供了简单有效的标定方案。     

消防栓控制开关装配体公差分析及设计改进

在新系列消防栓产品控制开关的早期设计过程中,笔者做了CETOL的公差分析和评估,结合实际生产中可能产生的问题,进行早期设计改进和优化,并结合试生产的验证,对设计做出了有益的提示。一、引言目前,在很多产品设计过程中,根据装配性能要求,在CAD系统中采用自顶向下的建模方法,依次创建装配体的零件模型。在CAD可视化的装配环境下,需要对装配性能尺     

基于机器视觉和力反馈的自动装配技术研究

针对工业生产中自动装配技术装配精度不高的问题,提出了一种基于机器视觉和六维力传感器的自动装配控制方法。使用两个单目摄像头对目标进行两次定位,通过改进的NCC匹配算法进行一次定位,通过基于边缘特征的模板匹配进行二次定位,利用六维力传感器获取装配过程中的力与力矩变化情况,并基于反馈的力与力矩提出了直线运动与螺旋线运动两种装配轨迹规划策略。在搭建的机器人平台上对两种策略进行了对比实验,实验结果表明,在轴孔间隙较大时直线运动装配效率较高,但当轴孔间隙小于0. 1 mm时,直线运动的装配效率和成功率均大幅下降,而螺旋线运动的装配时间主要与装配孔直径有关,对于不同轴孔间隙装配表现稳定,并能以较高成功率实现精度0. 05 mm的轴孔装配。     

基于资源特征融合的复杂型面配合决策方法

针对复杂产品虚拟装配过程中零部件间匹配关系描述不清晰、反映装配约束的特征属性考虑不足、装配序列规划中零件配对精度不高等问题,提出基于资源特征融合的复杂型面配合决策方法.在分析典型复杂型面结构体的装配工艺关联、匹配型面特征,以及装配设计意图的基础上,构建包括工程语义(engineering semantic,ES)、单元件(single element,SE)、装配约束(assembly constraints,AC)、装配端口(assembly port,AP)、装配空间关系(assembly space relation,ASR)等多特征融合的特征装配集,采用有向无环图对特征装配集进行模块化封装和拓扑排序,获取最优装配序列,并通过模糊理想解法完成复杂型面结构体特征装配集模型从定性输入到定量求解,再到定性输出的映射变换,实现特征装配集间的精准匹配,给出匹配决策过程.最后,通过应用案例验证模型与算法的有效性,为实现复杂型面结构体高效精确装配提供新思路.     

面向并行设计的装配顺序规划研究

该文根据先进制造发展的特点,结合现代设计理论提出了适合敏捷制造的面向并行设计的装配顺序规划系统结构.针对在自动装配顺序规划过程中没有实际接触零件之间相互干涉这一难点问题,应用了虚接触原理,并给出了相应的虚接触生成规则.为了使设计人员和用户更有效地获得装配信息,提出了信息反馈规则.文中结合例子讨论了虚接触和信息反馈在生成可行装配顺序推理过程中的应用,证明了其可行性和有效性.最后讨论了在虚拟现实环境中进行装配仿真的优势和意义.     

基于接触关系分析的装配序列规划

为了解决装配序列规划中的三维非正交装配方向自动选择问题,提出一种基于接触关系分析的装配序列规划方法.该方法根据装配几何模型自动提取零件间接触关系,由此确定模型中零件运动约束,根据该约束求解出每个零件的瞬时可行运动方向集;通过在可行方向上构建平移路径并作干涉检查,检测出当前可拆卸零件;重复上述过程,最终推导出装配序列分层图.最后通过实例验证了文中方法的正确性和有效性;实例结果表明,该方法在一定程度上可以提高装配序列规划的自动化程度.