基于多色集合的装配序列规划方法

提出一种新的装配序列推理方法,该方法以装配约束关系与或图为依据建立装配约束关系多色集合矩阵和约束关系逻辑方程,并将工艺可行性作为求解可行序列的约束条件。给出了约束方程组的求解算法和产品的装配序列生成算法。用实例说明了装配序列的求解过程,验证了算法的可行性。研究的算法通过求解约束关系方程组,提前排除了不合理的装配方案,减小了搜索空间,结构清晰,运算简单,便于复杂产品的应用。     

汽车车体的无应力分解与装配序列算法的研究

对汽车车体侧孔进行无应力分解，实现了组件装配尺寸的可调性；采用多色集合理论建立汽车车体装配约束关系模型，给出了模型的数学表达式，即表示定位约束关系的定位关系方程组和表示装配通道关系的位移干涉方程组，提出了求取定位方程组和位移干涉方程组的算法，并以汽车车体侧孔为例进行了计算。汽车车体装配约束关系模型易于组织、表示装配关系信息，形式化程度高，易于实现装配序列自动生成的计算机编程。     

基于多色集合的飞机连接装配工艺规划与资源配置

为提高飞机连接装配工艺规划的自动化水平,在研究飞机连接装配工艺特点的基础上,基于多色集合理论,在统一的数学模型中同时构建了工艺规划模型和资源配置模型.采用多色集合理论构建了工艺规划围道矩阵和扩展多色图,提出了多色图到多色集合关系规则模型的映射机制,以此建立了工艺规划模型,并提出了工艺路径求解算法.在此基础上,采用多色集合理论中的体运算,建立了与工艺规划模型匹配的工艺资源模型.以飞机铆接装配工艺规划为例,对所提理论与方法进行了验证.     

基于优先约束关系的装配序列规划研究

利用联结图方法建立设备的装配关系模型,生成联结矩阵,并利用子装配体的概念对模型进行简化.利用联结图模型分析零件间的优先约束关系生成优先关系矩阵,利用优先约束矩阵生成设备的可行装配序列,为设备装配序列选优提供基础.     

多工位装配序列粒子群优化算法

针对传统单工位装配序列求解上的不足,将粒子群算法应用于多工位多目标装配序列优化的求解,提出一种面向复杂多工位产品的装配序列优化方法。采用优先序列图(Assembly precedence graph,APG)来描述零件间的优先约束关系,构建优先关系矩阵、装配干涉矩阵、工位能力表和装配信息表,描述装配部件干涉及工位之间的关系;给出粒子群算法编码体系和装配关系算法模型表达方法;综合考虑装配操作成本、装配工具更换成本和装配夹装变更成本和运输成本的影响,提出有工程意义的适应度函数的表达式;根据APG生成随机的可行初始装配序列,并利用粒子群算法(Particle swarm algorithm,PSO)对装配序列和装配工位进行优化。以飞机起落架装配序列规划实例验证多工位粒子群装配序列优化算法有效性。     

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.     

基于人工免疫算法的三坐标测量机路径规划

为了提高三坐标测量机(CMM)的测量效率,提出多色集合理论模型与人工免疫算法相结合的方式规划CMM自动测量路径。通过待测特征与测头特征、测头角度和待测面的关系建立多色集合围道矩阵,然后进行合取运算建立合取围道矩阵;结合多色集合理论约束模型,采用人工免疫算法,优化全局测量路径。实例表明,该算法提高了三坐标测量机自动检测效率,并已用于实际检测,具有一定实践意义。     

基于多色集合理论的机床进给系统装配精度模型

为了弥补在机械装配过程中产品装配精度难以保证的不足,提出一种基于多色集合理论的产品装配精度模型,为设计者在设计阶段提供一种有效的装配精度自动化计算手段。该模型提供了一套计算机辅助装配体装配精度自动生成流程,模型中构建了装配约束关系矩阵、装配特征表面约束围道关系矩阵、装配公差类型围道布尔矩阵及装配空间关系围道布尔矩阵,并采用邻接矩阵的方式对其进行计算机存储,实现了从提取零件装配表面特征及特征约束到装配体整体精度之间的全过程映射。该模型同时包含设计过程中需要考虑的产品功能需求、几何特征、公差准则、公差分配规则等外在约束条件,进一步说明了模型的准确性和实用性。通过该模型在数控机床进给系统的应用验证了模型的有效性。     

基于改进蚁群算法的装配序列规划研究

装配序列规划能解决装配过程中所出现的速度和质量问题,降低生产成本。通过考虑装配影响因素,对装配体零件之间关系进行数学建模,提出一种解决该问题的改进蚁群算法。算法提出用加强装配关系矩阵来表示零件之间存在的强约束关系;用加强随机状态转移规则,使蚂蚁能更快地寻找到最优或者近优解;完善信息素更新规则,使算法能更好的利用正反馈机制。通过实例证明,该改进型算法能实际有效地解决装配序列规划问题。     

基于改进遗传算法的装配序列优化

针对虚拟装配序列规划过程的特点和要求,提出了使用装配体在空间坐标系中的干涉矩阵和添加装配零件的装配方向,装配工具和装配类型等约束信息的基因组片相结合的方法,通过几何约束和工艺约束,排除不可行的装配序列,缩小解空间,使算法快速收敛,实现最优序列,最后通过马铃薯种植覆膜机的减速器进行实例验证。     

Formalized reasoning method for assembly sequences based on Polychromatic Sets theory

This paper presents a new formalized reasoning method for assembly sequences generation which reduces the solution space dramatically. Firstly, a polychromatic sets (PS) matrix is introduced to describe the relations between the part-match and freedom; Secondly, the polychromatic sets matrix of entirety and element are used to describe the relations between the parts and assembly constraints; assembly constraint models and connector assembly models are constructed in this phase; then, the solution method for constraint equations is given; and the reasoning algorithm of feasible sequence is presented. Finally, an application case is studied to demonstrate the effectiveness of the method.     

基于JSS矩阵的装配误差传递路径求解方法

采用小位移旋量描述结合面误差,分析常见装配结合面的误差传递属性。定义包含工程语义的结合面符号用以描述结合面类型和配合关系。结合多色集合理论,建立可描述装配关系、结合面类型和误差传递属性的结合面及误差关系围道矩 阵-结合面符号(Joint surface symbols,JSS)矩阵。提出基于JSS矩阵的装配误差传递路径搜索方法,建立结合面实际误差传递属性矩阵,讨论获取各误差分量传递路径的方法。针对并联误差传递路径的不确定性问题,提出以精度最高作为判别有效误差传递路径的依据,基于雅可比旋量理论建立误差模型,获取与装配体精度要求相关的误差分量的有效误差传递路径。以一个典型装配体的误差传递路径求解为例,验证了论文研究方法的可行性与实用性。     

基于多色集合理论的夹具概念设计研究

采用多色集合理论建立了夹具概念设计模型。通过对夹具设计模型的装配关系及各元素基本作用的分析，得到夹具概念设计的元素关联图，并生成多色图。利用夹具概念设计多色图和多色集合的算法，找出满足约束奈件的所有路径和可能的设计方案。与其他方法相比，采用基于多色集合理论的夹具设计方法便于计算机表示、操作及计算机编程。     

印制电路板组装工艺规划与调度集成建模及优化方法

针对印制电路板(Printed circuit board,PCB)组装工艺与调度集成优化问题,建立集成的优化数学模型,提出将多色集合(Polychromatic set,PS)与遗传算法(Genetic algorithm,GA)相结合的新的优化方法。利用多色集合的逻辑围道矩阵和数值围道矩阵建立集成优化问题的约束模型。将约束模型与GA的遗传编码、遗传操作和适应度值计算等结合,保证GA始终在有效的解空间中进行搜索。不仅能提高遗传搜索的效率,还可以通过约束模型的修改,动态描述设备故障和PCB组装任务变化等不确定因素的影响,使得算法具有良好的适应性。实例计算结果表明,该方法能高效地实现PCB组装工艺规划与调度的集成优化,缩短PCB组装完工时间,减少交货期延迟,平衡设备的工作负荷。     

广义BOM时间建模

针对广义BOM建模中的时间模糊性和约束多样性问题,提出了BOM时间的多色图描述方法。采用模糊数表达BOM时间,通过图的“着色”实现多种时间约束的表达;建立了BOM时间到时间约束网络的映射规则,给出了BOM时间一致性的判定和求解方法;最后通过实例对BOM时间模型及其求解方法进行了验证。     

A priori checking inconsistencies among strategic constraints for assembly plan generation

This paper is related to the field of assembly plan generation. It describes a new approach to a priori check the consistency of an assembly strategy that is given by the assembly system designers before running an assembly plan generation algorithm. The aim of this work is to improve the assembly plan designer’s efficiency by reducing the research space while proving the existence of acceptable solutions. The assembly strategy combined with the product’s model implies a set of constraints on the assembly processes. The proposed method determines whether the given assembly strategy produces possible assembly processes. In case of inconsistencies among the strategic constraints, the method will help the designer to identify the contradictory constraints. The set of constraints can be expressed by a Boolean equation. First we present the key concepts and models related to the product, processes, and added values in the field of assembly plan generation. Second we define existing strategic constraints, and propose three new ones and a classification of strategic assembly constraints. The originality of the proposed method consists in defining an elementary strategic constraint that is used to describe every other constraint. The proposed method leads to model an assembly strategy by a single Boolean equation that is used to check the inconsistencies. An industrial case study is provided to highlight and to demonstrate the interests of this approach.     

基于多色集合理论的冲压工艺规划建模研究

在研究冲压工艺加工需求和加工工序的基础上,应用多色集合理论建立了冲压工艺规划的数学模型。该模型包括围道矩阵和多色图等两个部分,多色图描述冲压工序的相互作用。应用此模型研究了一种冲压工艺路径求解算法,能根据加工要求搜索工序路线,求解出零件的冲压工艺路线。开发了一个冲压工艺规划原型系统,并以一个圆筒类零件为例,对所提出的模型与算法进行了验证。     

基于配合约束的装配序列规划的遗传算法研究

为提高装配序列规划问题的寻优效率,提出了一种将装配约束条件和遗传算法相结合的求解方法.对配合约束进行了分类并给出每种类型特征尺寸的定义.在此基础上,引入特征标签的概念,用于描述零件的装配特征信息和配合约束关系.根据零件间特征标签的相似程度设计了可装配度函数,以度量装配的可行程度,并以该函数为基础构建了遗传算法的适应度函数.另外,为减少无用个体的数目,提出了基于配合约束的子代个体的保留策略,并以此为指导进行子代的有效性检验.最后,通过实例说明了该算法的有效性.     

A knowledge-based engineering system for assembly sequence planning

In this study, we developed a knowledge-based engineering (KBE) system to assist engineers in promptly predicting a near-optimal assembly sequence. A three-stage assembly optimization approach with some heuristic working rules was employed to establish the proposed system. In the first stage, Above Graph and a transforming rule were used to create a correct explosion graph of the assembly models. In the second stage, a three-level relational model graph, with geometric constraints and assembly precedence diagrams, was generated to create a completely relational model graph, an incidence matrix, and a feasible assembly sequence. In the third stage, a robust back-propagation neural network engine was developed and embedded in the Siemens NX system. System users can easily access the volume, weight, and feature number through the Siemens NX system interface, input the related parameters such as contact relationship number and total penalty value, and predict a feasible assembly sequence via a robust engine. Three real-world examples were used to evaluate the feasibility of the KBE system. The results show that the proposed system can facilitate feasible assembly sequences and allow designers to recognize contact relationships, assembly difficulties, and assembly constraints of three-dimensional components in a virtual environment type.