求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

含消极运动副的单闭环非过约束机构构型设计

为减弱过约束机构中严格的运动副轴线间几何约束关系,降低机构的装配误差和难度,提出一种引入消极运动副的单闭环非过约束机构构型设计方法。给出了引入消极运动副的非过约束机构自由度分析方法、非过约束机构的设计原理及设计流程。针对过约束Goldberg机构,通过在同一转动副中添加2个消极运动副R,得到非过约束Goldberg机构RSRRR。通过螺旋理论证明了过约束/非过约束Goldberg机构在运动学上完全等效,并对非过约束Goldberg机构输入输出运动参数求解,从而验证了本文提出的单闭环非过约束机构构型设计方法的正确性。     

逆向工程中基于几何约束的汽车零部件模型重建

结合汽车变速籀、发动机零部件的精密测量和数字建模，考虑零部件实物模型中的隐含约束关系，提出了基于几何约束的模型重建和优化求解方法。该方法把约束按照优先等级顺序添加到约束图中，应用自由度分析法建立协调的约束系统，把复杂约束问题分解为约束子问题进行求解。将该方法应用于变速箱零部件模型重建中，所得到的几何模型较好地反映了原始设计意图，满足产品装配精度要求。     

自由度描述与装配约束图求解方法的研究

对几何基本图元进行配合时的约束产生的自由度空间进行了分析,特别是对于距离约束产生的复杂自由度空间进行了描述,给出了自由度空间的数据定义,使得复杂自由度和简单自由度能够统一表达;针对多个约束形成的约束图,将可能出现的闭环约束自动转化为近似闭环约束进行求解,进而采用迂回和递归求解的算法对近似闭环约束进行求解,为闭环约束求解提供了一种思路.     

基于柔性约束关系的二维几何系统的建模及求解

采用约束图 (无向图 )来表达几何系统的柔性约束关系模型 ,通过面向对象技术用类封装系统几何基元并通过无向图的扩展邻接多重表来构建该系统模型 ;对不同约束的具体处理方法可归纳并规范为处理规则 ,规则也采用规则图 (无向图 )的形式来表达 ,对于每一个规则 ,设一个标识。我们建立两种典型类型的规则图 ,对应于两种类型的规则图分别建立两个函数 ,在函数体中根据规则的标识将规则映射为方程(组 ) ,通过数值算法得到方程 (组 )的解 ;在约束模型推理求解过程中 ,根据人工智能技术中深度优先搜索算法并结合几何元素的自由度分析 ,搜索到可依次求解未知元素的约束子图 ,对于约束子图我们同样设一标识 ,约束子图和规则图通过标识相匹配 ,根据规则图的类型 ,调用对应于该类型规则的函数即可求解出约束子图中的未知元素     

基于几何约束的平面连杆机构通用仿真软件设计

把平面连杆机构用"基本坐标"和"连杆约束"表达为最小二乘问题,通过求解非线性方程组的形式对连杆机构的几何约束进行求解,并采用可视化搭建结果和仿真状态结果作为迭代初值,很好的解决了一般方法对迭代初值的敏感性.最后在Matlab/GUI平台上开发出通用的仿真软件,并给出了几种常见连杆机构的仿真结果.     

基于螺旋理论的单闭环多自由度过约束机构综合

以螺旋理论为基础,分析构成单闭环过约束机构的约束数目、运动副数目和自由度数目之间的关系,给出针对单闭环过约束机构的自由度计算公式。按照约束螺旋的性质将过约束螺旋分为具有不同阶数的力约束和力偶约束两类,总结所有可能形式的独立过约束性质和数目及其组合。在给出特定过约束组合的条件下,应用虚功原理,以反螺旋理论为计算手段,得到多自由度单闭环机构的综合条件。应用解析的方法,得到满足机构为非瞬时运动的条件,给出机构的运动副轴线布置、运动副数目、运动副排列和空间几何条件。全面系统地解决了单闭环多自由度过约束机构的构型综合问题,群举所有可能的单闭环过约束并联机构。给出机构综合步骤以及部分典型机构的设计范例。     

几何约束等价性及等价迭代研究

针对几何约束系统中不可构造的柔性复合顶点的求解问题,引入等价约束,分裂部分约束以打破柔性复合顶点的强耦合性,形成只包含简单顶点的求解序列。基于等价约束的性质和结构拓扑,研究了求解序列顶点存在与不存在实数解情况下,雅可比矩阵的求解方法,从而以少量分裂约束方程组对等价约束变量的等价迭代,或者柔性复合顶点的局部迭代,取代柔性复合顶点的整体数值迭代求解,降低迭代的维数,算法实现于几何约束求解引擎CBA(constraint broadcast automa-tion)中。     

平面5R并联机器人约束误差影响分析

少自由度并联机器人中的过约束构型,具有结构简单、刚度大的优点,但其依赖运动副轴线间的特殊几何约束关系,如平行、垂直、汇交于一点等,来实现预期的动平台自由度。此类机构有对几何约束条件敏感的缺点,约束误差的存在将对机构产生一系列不良影响。基于此,以平面5R并联机器人为对象,在分析其过约束特性基础上,研究运动副轴线几何约束误差导致的回路封闭变形协调条件。应用矩阵力法计算强制装配引起的机构附加内力以及连杆的变形,从而分析动平台的寄生运动以及机构的应变能波动。对一种具体的5R并联机器人进行仿真分析,计算结果揭示了过约束机构对运动副轴线几何约束误差的敏感性以及约束误差与过约束共同作用下对并联机器人性能的影响机理。     

基于约束的虚拟装配技术研究

为了实现基于约束的虚拟装配操作,给出了虚拟环境中装配约束的统一表达方法,以及约束与自由度的等价关系和运动自由度的归约等,提出了一套虚拟装配中的约束处理算法。首先,利用装配关系自动识别算法,判断两个零件几何约束元素之间的位姿关系是否在给定的误差范围内;其次,使用定位求解算法,使主动体零件在满足已经确认约束的基础上,以最小的位姿调整量满足新约束;最后,提出了基于广义坐标系的运动导航算法,根据装配零件满足的约束对其运动进行引导。这些算法已经应用于集成虚拟装配环境的系统中,实践证明它们能很好地支持集成虚拟装配环境的约束处理,实现了虚拟装配过程与实际装配过程的高度统一。     

约束网络及约束传播技术在并行设计中的应用研究

探讨人工智能中的约束网络及约束传播技术的并行设计中的应用,先将设计变量构成约束网络,通过约束传播技术使得设计变量趋于精确,并将推理依据进行记录,在发生冲突时系统呆以根据所记录的约束来源协调设计过程,达到协同设计的目的。     

基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面三维轮廓术

准确地获取实体的三维信息一直是精密测试，CAD／CAM，机器人导向等领域的重要课题，本文提出了一种新的基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面立体视觉测量方法，这种方法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题，外极约束将可能的侯选点限制于直线分布，引入粘性目标用以确定光栅条纹的级次，这种方法极大地减小图像匹配的运算量，同时减小了错误匹配的概率，实现表明，采用光栅投影主动视觉传感器能高效准确地测量自由曲面的三维轮廓。     

约束最小二乘法

为了准确、实时地估计出有突变时载体的状态,设计一种新的方法-约束最小二乘法,并且给出了递推形式.实验仿真表明有状态突变时该方法优于卡尔曼滤波,无状态突变时估计结果与卡尔曼滤波估计结果相当.     

伺服约束控制中基于广义虚位移分解的约束违约抑制

基于Udwadia和Kalaba方程的伺服约束控制理论可以较好地应用在机械系统的轨迹跟踪控制中。在伺服约束控制中,对约束系统动力学模型的数值积分过程会产生对低阶约束的违约,同时还存在初始值不相容引起的控制偏差甚至系统不稳定问题。利用系统广义质量矩阵的乔利斯基分解,将描述系统的广义虚位移向量经过变换,在约束流形上分解为约束方向与约束允许方向,从而分离出速率约束及坐标约束违约部分,在此基础上推导出修正公式。以二自由度机械臂为仿真对象,在伺服约束轨迹控制中的应用进行了仿真研究。结果表明,基于虚位移分解的方法可以对伺服控制中的约束违约进行抑制,同时也可以解决系统初始条件不相容引起的问题。     

基于约束图谱旋量分析方法的调平机构约束设计

约束图谱分析方法从自由度和约束的视角处理机械设计问题,由于自由度和约束概念的一般性,因而该方法对机械设计问题具有广泛的指导意义。从刚性机构及机械接口通用设计方法角度,将旋量理论应用于约束图谱分析方法研究,采用纯力旋量表示点接触约束,采用运动旋量表示自由度,给出约束图谱分析几何概念的旋量描述;基于互易旋量,提出自由度超平面的概念,用以描述点接触约束的单向性,给出并联机构自由度分析及串联机构约束分析方法;在此基础上,提出自由度线等价原则及自由度约束互补原则的代数基础,由此形成集成几何概念的约束图谱旋量分析方法。以光刻机调平机构为例开展应用研究,指出常用2-SPS&1-SP调平机构欠约束和欠确定运动问题,进而提出1-PSV&1-PSE&1-S调平机构,介绍约束图谱旋量分析方法在机构约束设计问题中的应用。     

Adaptive Control Constraint of Machining Processes

Adaptive control constraint is one of the machining process control types. In this paper, the major adaptive control constraint systems are discussed, based on the feedback control, parameter adaptive control/self-tuning control, model reference adaptive control, variable structure control/sliding mode control, neural network control, and fuzzy control. Their typical applications to constant cutting force control system are also described, and some recent experiment results are presented.     

二维特征参数化处理与约束求解

采用基于二维特征约束的特征参数化方法进行特征参数化定义 ,在一般特征约束分类的基础上增加了一个多视图联动约束类 ,并相应地建立约束方程 ,进行联立方程求解 ,实现特征参数化设计绘图 ,约束方程采用修正牛顿法实现联立方程的求解     

Constraint ratio in product assembly planning

Assembly planning considers the product, process, and production system. The existence of constraints makes the assembly planning process difficult and time consuming. The planning degree of freedom (PDOF) for designers will be increased if the number of constraints is decreased on either the product or the other sides. A higher PDOF means that companies can be more flexible in responding rapidly to the assembly of parts. In this paper, a constraint ratio (C_R) has been defined to measure the influence of the product constraints on assembly planning. Some rules have been established to simplify the evaluation procedures of the constraint ratio of the product. Examples are illustrated and explained.     

参数化设计中约束的自动识别

通过分析零件图中尺寸约束和图形元素之间的拓朴关系，提出约束自动识别算法。     

协同设计系统中约束的表达

在协同设计中,由于任务的分工和分解,各设计小组之间、设计人员之间存在各种相互制约、相互依赖的约束关系.如何管理并表达这些约束是设计能否顺利进行的重要因素.本文从协同设计系统实际需求出发,对几类典型的工程设计知识进行了具体分析,提出了一种基于知识的几何约束表达方法.