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。     

用户关注度相关的装配模型动态可视化

为了方便地展示复杂模型各零件之间的三维结构,并清楚地揭示出它们之间的层次装配约束关系,提出一个面向用户交互的装配模型浏览系统.通过构造层次有向拆卸图来保存各零件的拆卸顺序,并采用递归法创建其干涉矩阵和拆卸有向图;装配约束图中的各顶点均用相应零件的图像来表示,以便于用户直观地选择所关注零件.由于采用了focus+context的方式来生成装配约束图,用户所关注零件的局部邻域被自动调整到视图的中心,并且放大显示.另外还提出了一种基于用户关注度的零件颜色自动选取算法,通过鲜明的颜色对比进一步突出用户所关注的装配关系.实验结果证明,该系统有效地提高了用户交互以及装配效率.     

基于语义的虚拟装配仿真模型研究及应用

针对虚拟装配中装配模型的信息完备性与虚拟仿真系统的交互效率之间的矛盾,提出一种轻量化的基于树-图分离结构的虚拟装配模型,该模型包括装配树模型和语义关系图模型。装配树模型以二叉树的形式表达虚拟产品的层次结构以及零部件间的装配顺序,语义关系图以二分图的形式表达零件之间的装配关系。将该模型应用于水轮机组虚拟装配仿真系统中,不仅满足了虚拟仿真过程对装配模型信息表达的要求,而且减少了系统存储负担,提高了交互效率。     

装配仿真关键技术的研究和实现

装配顺序规划和装配路径规划 ,是进行模型预装配的两项关键技术。本文提出了实施装配顺序规划的优先关系约束半角矩阵法 ,并利用Pro/TOOLKIT提供的动画功能 ,基于Pro/E建立了一种装配仿真系统。该系统能够形象、直观地进行产品预装配 ,验证和改进产品的装配工艺。     

一种基于配合约束的装配顺序产生算法

结合配合约束在装配中的应用,在分析装配零件的配合约束及其特点的基础上,得到零件之间的空间位置关系和零件的局部自由度,充分利用这些信息,引入优先装配方向和局部自由度表的概念,提出了一种基于最少装配方向的装配顺序自动生成算法。     

基于规则的装配顺序规划方法研究

本文首先分析了将产品中各级零部件的层次结构关系和装配约束关系紧密结合为一体的产品装配结构树模型（Product Assembly Structural Model Tree)，并在此基础上提出了一套基于规则的面向装配设计的产品装配顺序规划方法。     

装配规划与方案评价集成系统的研究与开发

为了将装配顺序规划与方案评价有效集成,规划合理的装配顺序,检验装配过程中存在的干涉情况,提出了人机交互定义分层装配顺序主模型与自动生成子装配的两级装配顺序规划方法．该方法适用于大型装配模型的装配顺序规划场合;在原有的研究项目KMCAD3D基础之上,开发了一套实用的装配顺序规划与方案评价原型系统;通过对二级蜗轮减速器实例的装配顺序规划讨论,说明了该方法的可行性．     

基于ISA95的装配过程数据分析方法

针对日益增长的海量制造和装配数据,提出了一种基于ISA95对象模型的数据仓库分析方法.总结了装配过程数据的特点,提出基于ISA95对象模型的装配数据分类方法.将装配数据分成4种主要类型,分析了各类数据之间的潜在关系,建立质量主题和计划主题的数据仓库模型,应用该方法实现了航空发动机装配过程质量数据的分析.     

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.     

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.     

面向虚拟环境的装配体模型研究

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈，能反映交互过程的装配体模型构造，是虚拟装配领域的一个关键问题，给出一种时序的装配体模型，对时序的聚合关系、时序的约束关系以及时序的行为结构给出定义和分析，为实现该模型，还给出了零件的中间模型和对象复杂行为构造，同时对虚拟装配直接操作的交互过程、交互模式及装配工艺知识给出了时序的形式描述，这是连接人机交互与装配体模型以及模型与工艺生成的桥梁．一致的表示模型减少了交互装配信息的冗余性，有利于提高交互信息的复用，为交互生成工艺提出了新方法。     

Virtual assembly technologies based on constraint and DOF analysis

Assembly constraint is an important factor for product assembly. Constraint is not only necessary for accurate locating of parts but also an important way to realize assembly operation process in virtual assembly (VA) system. In this study, to realize VA reasonably, uniform representations of assembly constraint, equivalent relation between constraint and degree of freedom (DOF), and movable DOF reduction are defined. Several algorithms including based-constraint assembly relation recognition, assembly parts location solving under free and constrained spaces, and movement navigation are developed. These algorithms have been applied to integration virtual assembly environment (IVAE) software system. An example is illustrated, and the results prove that the algorithms provide a good support for the constraint treatments in IVAE and the high consistence between virtual and real assembly process is realized.     

协同装配信息集成建模及装配顺序规划研究

研究了装配的参照元素、装配方式、装配关系，并总结出三大装配类型．针对协同装配活动的需求，提出包含设计技术决策和产品社会属性信息在内的广义装配建模思想；在引人装配结和装配链概念的基础上，构建了适合协同装配的装配信息模型．通过搜索模型，容易获得产品装配关系图，再经过界定装配导元属性，依据自定义修剪规则，形成具有装配层次和顺序属性的同心圆图，从而能够有效地获得可行的产品装配顺序．     

基于混合模型的虚拟装配关键技术研究

针对虚拟装配中采用多边形网格模型引起的组件定位困难和碰撞检测精度低等问题,提出一种采用精确几何模型及其对应的多边形网格模型的混合模型作为底层数据,支持精确装配的虚拟装配系统构造方法,并基于Parasolid和Vir-tools平台进行了实现。基于混合模型的碰撞检测能根据计算精度和时间要求自适应求解,在速度快的同时,满足高精度碰撞检测要求;基于混合模型的组件装配,采用离散采样点定义装配路径,通过装配几何约束交互式定义限制组件的运动范围,通过自由度规约、装配约束求解实现了零部件精确定位,通过四元数插值实现装配路径中零部件位姿的平滑过渡,能满足高精度的装配要求。该方法已经在开发的多个系统中得到验证和应用。     

基于改进自适应和声遗传算法的装配序列优化研究

在考虑装配工具及零件装配方向改变对装配成本影响的同时, 增加装配体约束稳定性影响作为装配序列优化评价要素, 构建装配成本模型。基于装配体几何约束关系, 建立装配方向约束矩阵和连接关系矩阵, 并依据专家知识得到零件所对应工具的映射表, 通过矩阵扫描得到装配成本惩罚次数, 并与惩罚系数加权得到装配成本函数值。在和声算法中引入自适应的参数调节方式及遗传算子, 使和声算法能够解决离散型数学问题, 并较好地改善了和声算法方向性差的缺点, 通过求解惩罚函数最小值, 得到其所对应的最优装配序列解, 最后结合实例对比, 验证了该方法有的效性。     

基于分布式虚拟环境的装配约束语义模型

装配约束是用来支持分布式虚拟环境中装配交互操作的关键信息．装配约束信息的抽象性关系到对装配单元行为的支持力度,装配约束信息的组织机制决定了分布式虚拟装配计算机实现的效率．针对目前装配约束的抽象和使用方面存在的问题,首先研究装配约束的语义抽象与表达,从产品装配应用域中捕获知识,提取共性,归纳装配约束基本语义并形式化表达;然后提出一种扩展对象语义建模方法,通过该方法对装配约束语义进行组织,赋予其功能行为特性,构建装配约束语义模型．通过VEADAM系统实例,装配约束语义模型能够有效地支持分布式虚拟装配的实现,并能很好地适应应用的变化和扩展．     

空间桁架的人-机协作装配规划与试验验证

该文以空间直立桁架结构的人-机协作装配流程为研究对象,提出一种适用于径向快装桁架模块单元的创新构型,建立了基于状态矩阵和邻接矩阵的桁架结构装配序列、装配模式和装配过程的数学模型。该文还对空间环境下桁架装配的人-机能力约束进行分析,提出基于动素分析的装配任务层级化分解方法,利用比较分配原则制定了适用编程的人-机协作装配任务流程和分配方案。基于所提出方案,通过开展人穿戴模拟宇航服与机械臂协作装配 5 m 长直立桁架结构的地面演示试验,验证了该方案的合理性和组装流程的可行性,为空间大型设施在轨构建提供了技术原理支撑。     

层次化单元装配模型

装配设计是产品设计的重要设计阶段,在分析装配设计和层次化单元任务模型的基础上,建立了支持装配设计的面向对象的层次化单元装配模型。装配单元的层次化结构表达了功能结构,通过功能映射可以建立功能到单元的对应关系。研究了基于层次化装配单元模型的装配设计,讨论了支持装配设计的开发的单元库分级管理策略。     

A hierarchical assembly knowledge representation framework and microdevice assembly ontology

Microdevice assembly knowledge is dispersed in different product development phases, such as assembly design, assembly simulation and assembly process, and a lot of essential knowledge is implicit and heterogeneous. It is difficult for researchers and computer-aided systems to share and reuse different assembly knowledge quickly and accurately, leading to inefficient and inaccurate assembly process planning. To integrate and structurally represent the assembly design knowledge, assembly simulation knowledge and assembly process knowledge of microdevice, this paper proposes a hierarchical assembly knowledge representation framework and develops a microdevice assembly ontology. There are four layers in the framework, including the organizational structure, the structural relationship, the assembly accuracy, and the process characteristics. The assembly design knowledge that is integrated involves the basic properties of the assembly object as well as the spatial, mating, and assembly relationship, etc. Assembly simulation knowledge refers to the permissible range of assembly force and contact force. Knowledge of assembly processes comprises assembly sequence and operating method of the part. The microdevice assembly ontology is developed based on METHONTOLOGY, and implemented with Protégé. The corresponding SWRL rules have been established to inference the implicit knowledge in assembly design. An ignition target assembly knowledge model based on the microdevice assembly ontology is constructed. In the assembly task of the ignition target, engineers can quickly and accurately access the required assembly knowledge from the ignition target assembly knowledge model, thus verifying the integrity and validity of the microdevice assembly ontology.