机床夹具可重构模块化设计方法研究

:如何提高机床夹具设计的效率和质量是计算机辅助工艺装备研究的一个重要问题.在分析机床夹具可重构模块和模块系列规划过程的基础上,提出一种基于公理化设计与设计结构矩阵集成的机床夹具可重构模块化设计方法.该方法以设计过程中的共性单元归并和信息、过程的重用问题为切入点,采用设计结构矩阵建立产品内构件间相互关系,得到合理的模块化夹具产品结构,实现可重构模块拓展变换来实现夹具快速设计.夹具实际实例验证表明,本文设计方法有助于实现机床夹具可重构模块化快速设计,具有较好的应用指导意义.     

立式三四边封袋包装机模块组合的评价系统研究

基于可重构模块化的现代设计思想,在立式三四边封袋包装机可重构模块化设计的基础上研究了模块组合的评价方法问题。该评价系统可解决模块组合不匹配、模块安装精度不统一的问题。其应用在三四边封袋包装机可重构模块化设计的CAD系统上,以提高设计的可靠性和精度。     

面向集群制造的开放式产品模块化技术研究

研究了开放式产品模块化在发展高效率企业集群方面的重要作用.提出了一个面向集群制造的开放式产品模块化方法.该模块化方法通过基于技术的功能—结构映射和基于设计结构矩阵(DSM)的基本结构单元聚类实现开放式产品模块化划分;通过基于量化设计结构矩阵(QDSM)的技术影响力评价实现核心模块选择.最后,以面向我国沿海注塑机企业集群的注塑机开放式模块化设计为例说明该方法的应用.     

基于实例推理技术在模块变型设计中的应用研究

为提高模块变型设计的效率和准确性,提出了一种基于实例推理技术的模块化变型设计方法。将实例推理技术(case based reasonin, CBR)应用到模块化产品的变型设计中,CBR技术实现相似产品设计方案与相似结构模块的检索和选择,采用基于特征的实例框架表达方法,使用自组织映射神经网络,实现实例的可视化聚类,在此基础上构造分层多级实例库。采用基于差异和规则的实例修改方法,提高了CBR的检索速度和准确度。最后以卧式加工中心的变型设计为例,说明了该方法的可行性和实用性。     

一种考虑客户需求的产品模块规划方法

快速响应客户需求是保持企业竞争力的基础。针对当前产品模块规划方法不注重客户需求的局限性,提出了一套基于设计依赖矩阵和设计结构矩阵的产品模块规划方法,旨在兼顾客户需求和模块关联进行模块规划,形成能够快速反应客户需求的产品模块规划方案,指导任务分配,提高工作效率,降低协调成本。根据客户需求和模块间关联关系,建立设计依赖矩阵。将模块关联关系分为强关联和弱关联;基于设计依赖矩阵聚类结果,结合模块间关联关系,建立产品模块设计结构矩阵。研究了保证客户需求聚类前提下的设计结构矩阵聚类算法,实现了考虑客户需求的产品模块规划方法。最后以某型罐式半挂车为例对该方法的可行性和合理性进行了验证。     

可重构机床控制的模块化设计方法

为达到控制重构与机械重构同步的目标,提出了一种利用控制模块构造层次结构的可重构机床控制器的模块化设计方法.该方法将整个控制器和各层上的独立控制模块都看作是一个有限状态机与一组输入、输出事件的集合,并将每对输入、输出事件集合定义为控制模块的一个端口,而输入事件集合组成该端口的可识别语言.在装配机械模块的同时,利用端口语言连接相应的控制模块,并构造高层控制模块直至创建整个控制器,从而实现可重构机床控制与机械重构的同步.介绍了离散事件系统的有限状态机的表达,给出了控制模块的有限状态机和连接定义、设计和构造模块化控制器的方法及原理,并证明了按照此方法正确地设计和连接控制模块,所创建的控制器是可控制的.     

具有较高算法覆盖率的可重用模块

密码算法的可重构实现,提高了密码通信的安全性、扩展性和灵活性,具有良好的应用前景,目前大部分可重构密码芯片的算法覆盖率低.本文在分析大量密码算法的基础上,经过综合比较提取出了具有较高算法覆盖率的可重用模块,利用该可重用模块能够可重用实现诸如DES、AES、SHA-1等大部分通用的密码算法.基于可重用模块设计的可重构密码芯片能够很好的解决算法覆盖率低的问题.     

航天器综合电子系统通用测试系统设计

提出了一种接口丰富、可重构扩展的模块化通用测试系统方案．引入开放式柔性测试系统设计方法,基础测试模块使用FPGA作为控制核心,以保证系统硬件柔性化;系统软件采用分层模块化方法设计,通过转换层统一操作系统的接口,以保证系统软件柔性化．并应用PC／104 PLUS与以太网两种总线技术,将测试模块灵活组合成3种本地测试节点模型．本地测试设备以节点的形式通过光纤网络接入测试系统,实现分布式测试系统网络,增强系统兼容性与应用范围,同时保证数据传输安全．真空罐测试和多设备联合测试实验表明该系统有能力适应不同型号任务、不同阶段、不同测试场景的综合电子系统测试工作．     

基于功能分析的居住空间模块化设计

为了寻找一种与大规模定制住宅开发相匹配的设计方法,将模块化原理与居住空间的功能特征相结合,提出了一种基于功能分析和模块聚类的空间模块化设计方法.通过分析研究得出如下结论:居住空间的模块化设计可以在功能分析和模块的相关度分析的基础上,运用设计结构矩阵DSM的方法进行模块聚类,进而实现以LDK为基型模块的系列化设计.     

未知环境下模块化移动机器人路径规划的研究

为了使移动机器人各组件可快速组装、便于维修,设计了一种新颖的模块化移动机器人,由驱动模块、控制模块、传感模块及标准连接模块组成.为了解决移动机器人在复杂未知环境下的路径规划问题,提出了基于"感知-动作"的模糊逻辑控制体系结构,采用基于"感知-动作"的模糊逻辑控制方法分别对模块化移动机器人的路径规划进行了二维和三维仿真.仿真结果显示了该模糊逻辑控制方法的稳定性和实用性.在三维复杂环境下应用该方法仿真实现了单个及多个机器人的避碰运动.     

基于柔性化工作的可重构机器人系统设计

根据柔性化作业的需要,设计了一种新型的可重构机器人模块系统。先按功能要求对可重构机器人模块进行划分,并设计了各模块相应的机械结构。然后基于可重构机器人的模块特性,设计了单模块的控制系统,并且重构后的机器人控制系统采用分布式控制结构。最后进行了机器人的运动实验,结果验证了系统的可行性。     

基于柔性化工作的可重构机器人系统设计

根据柔性化作业的需要,设计了一种新型的可重构机器人模块系统。先按功能要求对可重构机器人模块进行划分,并设计了各模块相应的机械结构。然后基于可重构机器人的模块特性,设计了单模块的控制系统,并且重构后的机器人控制系统采用分布式控制结构。最后进行了机器人的运动实验,结果验证了系统的可行性。     

UBot自重构机器人拓扑描述方法

为准确描述重构过程中自重构机器人的拓扑关系,提出一种基于关联矩阵的UBot自重构机器人拓扑描述方法.在分析UBot自重构机器人系统的模块运动特性的基础上,建立了重构过程中关节状态表;对模块间可能存在的连接和方位关系进行分析,建立了一种二进制数表达法;以蠕虫构型为例,建立了其对应的数学拓扑描述矩阵.该矩阵不仅描述了模块的...     

基于多域关联约束的复杂产品布局重构技术

为了实现复杂产品布局方案的快速设计,研究基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术. 从属性、约束、行为等角度定义复杂产品布局重构设计单元,提出布局重构设计单元的拆解和组合构建方法,建立功能域、运动域、形位域、结构域的多域关联约束;提出布局方案的纵向、横向和混合重构方式,给出复杂产品布局重构设计流程,通过多域关联约束的分类重建实现了复杂产品的布局重构设计. 以数控镗床的布局重构设计为例,对基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术进行应用验证.     

可重构机器人构形平面的工作空间研究

采用构形平面匹配的方法进行可重构机器人运动学求解时,构形平面的工作空间求解是一个关键问题.为此,提出了一种基于构形平面的工作空间表示方法.首先建立可重构机器人基本模块的运动学模型,根据基本模块的运动学模型按照构形平面划分规则划分可重构机器人工作构形,然后研究典型构形平面的工作空间,找到快速、相对简洁的工作空间表示方法.最后,通过实例进行验证工作空间表示方法的有效性和可行性.     

动态供应链重构的分形模式研究

为了提高供应链在不确定性环境下的适应能力、供应链重构的适应性和自动性,应用分形理论和人工智能方法,通过供应链实体与多代理系统之间的映射关系建立了供应链和资源代理的模块框架,提出了资源代理的分形模块与分形模式信息的动态对应关系．通过采用分层遗传算法、多目标优化、多重分形和供应链契约等方法,研究了基于分形模式的动态供应链自动重构过程,提出了动态供应链重构策略的自适应方法,分析了供应链重构的分形模式在汽车转向系统供应链资源框架中的应用。     

面向可重构机床设计的工艺规划技术研究

通过分析面向可重构机床设计的工艺规划中的关键步骤--整个零件族的工序组合,提出了基于位置公差、并行加工的单一零件工序的组合方法,建立了可在整个零件族内识别相似子工序组的模式识别问题的数学模型及其识别算法.通过研究单一零件工序组合之间的相似性判定准则和改进k-平均算法,提出了一种多零件工序的组合方法.结果表明,通过在整个零件族内识别相似的工序并组合,可以显著地降低机床的复杂性和重构成本,从而大大有利于可重构机床的设计.     

可重构制造系统重构专家系统的原理

提出了可重构制造系统的重构专家系统原理. 针对给定的订单和基于事例的推理,重构现有的可重构模块化机床以生成新的可重构模块化机床组成方案的方法;并针对给定的订单,重构现有的可重构制造系统生成新的制造系统组成方案的方法. 这些重构方法是可重构制造系统的重构专家系统的主要使能技术.     

磁铰链约束下的微纳聚合体卫星柔顺变构控制

为使磁铰链约束下的微纳聚合体卫星克服磁铰链阻力矩的阻碍作用成功实现变构,并防止变构过程中磁铰链的脱附,减小模块再拼接时的碰撞冲击,设计了一种用于微纳聚合体卫星的柔顺变构控制方法.首先利用第2类拉格朗日方程建立了磁铰链约束下的多刚体系统的动力学模型,设计了微纳聚合体卫星变构的模糊控制律; 然后根据柔顺控制的要求设计了一种量化因子Ke与Kc的模糊调节器,引入到原模糊控制器中以改进控制方法. 此控制方法具有不依赖系统动力学模型、仅需对参与变构的模块施加控制的优点. 为量化评估变构过程的柔顺程度,设计了两个柔顺程度评估参数; 最后通过仿真与气浮台物理试验对控制方法进行了验证,对比了固定量化因子与量化因子在线调节两种控制方法下变构过程的柔顺程度. 数学仿真与气浮台的物理试验结果表明, 改进后的模糊控制相比于固定量化因子的模糊控制,可使变构过程中模块相对运动角速度变化更加平缓,模块再拼接时相对角速度更小,达到了柔顺变构的目标.     

A bottom-up method for module-based product platform development through mapping,clustering and matching analysis

Designing product platform could be an effective and efficient solution for manufacturing firms. Product platforms enable firms to provide increased product variety for the marketplace with as little variety between products as possible. Developed consumer products and modules within a firm can further be investigated to find out the possibility of product platform creation. A bottom-up method is proposed for module-based product platform through mapping, clustering and matching analysis. The framework and the parametric model of the method are presented, which consist of three steps:(1) mapping parameters from existing product families to functional modules,(2) clustering the modules within existing module families based on their parameters so as to generate module clusters, and selecting the satisfactory module clusters based on commonality, and(3) matching the parameters of the module clusters to the functional modules in order to capture platform elements. In addition, the parameter matching criterion and mismatching treatment are put forward to ensure the effectiveness of the platform process, while standardization and serialization of the platform element are presented. A design case of the belt conveyor is studied to demonstrate the feasibility of the proposed method.