虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真

基于物理模型的虚拟装配过程仿真是虚拟装配技术的发展趋势之一.针对当前虚拟装配技术对质量、力等物理属性考虑不足,其仿真过程没有反映真实世界中零部件装配运动的本质规律的问题,提出虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真方法,实现以力为输入参数的零部件装配过程仿真.同时详细阐述该方法中的三项关键技术的实现方法,即面向物性仿真的基本物理属性建模技术、虚拟装配中多刚体动力学的数学建模方法、虚拟装配中刚体碰撞过程仿真与分析方法.目前该方法已在虚拟装配工艺规划系统(Virtual assembly process planning,VAPP)中进行了实现,并通过实例进行了验证.     

基于指标参数依赖关系动态响应的研发流程模型

针对复杂产品多层次、多冲突、多迭代的协同开发特点,提出一种基于指标参数依赖关系网络动态响应的复杂产品研发流程模型.探讨了指标参数之间依赖关系的分析方法,并将其分为兄弟组件之间的依赖关系和父子组件之间的依赖关系两种类型.针对两种类型分别提出基于设计结构矩阵的兄弟组件之间的指标参数依赖关系分析方法和基于关联矩阵的自顶向下的父子组件之间的指标参数依赖关系分析方法,并建立指标参数依赖关系网络;面向多学科协同设计提出基于数据和消息驱动的研发流程执行机制,以T/R研发流程为例说明了动态响应的研发流程模型.     

基于人机协同的动态车间生产调试问题的研究与实现

针对传统的Job-Shop型车间生产调度研究只能解决静态调度问题的现状,在分析实际生产调度过程中可能发生的动态事件的基础上,深入研究了三类典型动态调度事件的动态响应机制以及动态调度过程中的几个关键算法,开发了基于以上研究的面向精密加工生产的车间调度系统,较好地解决了实际车间生产调度中出现的动态调度问题。     

烟草卷包作业动态调度技术

针对烟草卷包排产方案优化制定、周订单滚动追加,以及面向订单执行时间和数量变化的计划与实际同步调整等问题,提出了烟草卷包作业动态调度技术。以提高对动态生产环境的适应性为目标,提出了涵盖订单追加、移动调整和重调度的烟草卷包作业动态调度技术体系;建立了一种受影响订单及其机组的遍历算法,为订单约束变化及执行时间和数量偏差下的动态调整提供了支持;通过基于订单指定机组、时间和数量约束下的重调度算法,实现了卷包作业排产方案逐步求精的优化制定;提出了一种继承原作业调度方案中卷包机组组合配置情况的作业调度方案追加调度算法,减少了周订单滚动追加过程中的卷包换牌次数;提出了一类面向订单实际执行时间和数量与计划存在偏差情况下的移动调整算法,解决作业计划与现场执行同步的问题。最后,通过实例验证了该技术的有效性。     

分布力作用下的活动线缆物性建模技术

针对目前活动线缆布线设计过程中的布线方法落后及布线结果难以验证的问题,在基于弹性细杆的活动线缆物性模型的基础上,提出一种分布力作用下的活动线缆物性建模方法。该方法将方程组经过变量代换及无量纲化后,利用微分求积法对其进行离散,并采用直接添加约束方程的方法处理边界条件,得到一组超定非线性方程组,之后采用Levenberg-Marquardt方法对该方程组进行迭代求解。建立了实验验证装置,通过算例与实验对照分析,证明了该模型能够较为准确地表达活动线缆的物理性质。在此基础上开发了活动线缆计算机辅助设计与优化系统,给出了系统应用流程和验证效果。     

面向离散型装配的过程和数据集成管理技术

针对目前车间中装配的数据管理与过程管理脱节的现状,在分析了离散型装配企业的装配过程和装配数据特点的基础上,提出一种基于数据-过程互动模型的装配过程和数据集成管理方法,通过在装配数据和现场装配活动间建立动态的映射关系,有效地描述了装配过程和装配数据之间的互动行为.给出了基于数据-过程互动模型的理论结构和数据结构,并将该方法开发的原型系统应用到工厂中,取得了良好的应用效果.     

虚拟装配环境下运动副自动识别方法

为有效地减少在装配仿真完成后进行机构运动仿真的前处理工作量,提高机构运动仿真的智能化程度,提出了一种在虚拟装配环境下面向运动仿真的机构运动副自动识别方法。通过提取虚拟装配环境下零部件间的装配约束信息,计算两个相连接零部件间所有约束的约束度,并利用计算所得的约束度自动映射出运动仿真机构中相应的运动副,为机构运动仿真中建立机构信息模型提供了基础信息。结合自主研发的原型系统虚拟装配工艺规划软件,给出了基于虚拟装配系统实现运动仿真的底层数据结构、机构模型的数据结构、信息传递过程和算法实现流程,并通过具体实例验证了方法的有效性。     

面向产品全生命周期的虚拟装配技术研究

阐述了虚拟装配的内涵。从可装配性设计原则、可装配性分析评价和装配过程仿真3个方面,建立了面向产品全生命周期的虚拟装配技术体系结构,并分析了该体系结构的虚拟性、并行性、集成性和协同性的特点。对虚拟装配模型、虚拟可装配性分析与评价、虚拟装配工艺规划及虚拟装配系统规划等虚拟装配关键技术进行了研究,并初步构建了面向产品全生命周期的虚拟装配环境。     

面向虚拟装配的产品公差模型

从虚拟环境下产品模型的特点和特殊要求出发,提出了产品公差模型的概念,分析了虚拟环境对公差信息的需求,指出除基本信息外,还需要提供公差的动态行为信息.根据虚拟环境下面片模型的特点,提出了一种面向虚拟环境的多层次结构的产品双耦合公差模型,并结合产品属性信息建模,解决了虚拟环境下产品公差模型的构建问题.从几何模型的构建、属性信息的获取、不同层之间的映射技术等方面,系统地论述了该模型的具体实现方法,并结合公差动态行为信息在虚拟装配中的作用、公差和精度的可视化显示、公差的设计反馈等技术论述了该模型的具体应用方法.     

基于装配特征本体表达的虚拟产品建模研究

在借鉴元对象工具思想的基础上,给出了装配特征的本体表达框架。采用四层元数据体系表达装配特征,并用网络本体语言描述装配特征本体信息。基于上述表达框架,提出了面向虚拟产品的全息语义模型。给出了模型数据的存储结构以及模型信息的重组算法。最后,通过应用实例验证了所提出的理论和方法。