面向生产系统规划的数字化工厂仿真应用研究

数字化工厂仿真基于离散事件建模、3D几何建模、可视化仿真与优化等新技术实现对工厂静态布局、动态物流过程等综合仿真和分析,从而能够先建立数字化的生产系统甚至全部工厂,依据既定工艺进行运行仿真。数字化仿真克服了传统生产系统设计存在困难和问题,将成为生产系统规划的重要辅助手段之一,已在重机、汽车、船舶等多个行业得到应用。本文在阐述数字化工厂与数字化工厂仿真等概念的基础上,给出数字化工厂仿真的实施流程与内容,并以结合一个真实案例描述数字化工厂仿真的实施与效果。     

虚拟装配环境支持下的产品可装配性评估

为了解决传统的产品可装配性评估研究需要结合实物模型或样机进行反复试验造成的评估周期长且成本高的问题,提出虚拟装配环境(VA)下的产品可装配性评估方法.从CAD模型及产品虚拟装配操作过程中分别得到产品装配中各零件的基本属性信息及主观属型信息,建立零件属性信息模型,通过Boothroyd-Dewhurst方法中的装配操作时间表计算得到产品装配效率,对产品可装配性进行评估.以减速箱产品装配为研究实例在虚拟环境下对产品可装配性进行了评估,验证了该方法的有效性和实用性.     

点云数据场剖面云图绘制算法

为考察点云数据场中关键区域物理量数据分布,提出一种点云数据场剖面云图绘制算法.将点云数据向剖面上投影,通过对获得的二维平面点集进行边界识别建立边环嵌套关系;通过确定物理量与颜色的映射关系对剖面各区域进行颜色填充,可获得点云数据场任意位置的剖面云图.应用结果表明该算法的鲁棒性和适用性较好,可用于考察点云数据场关键区域的物...     

高性能计算数据远程交互可视化系统研究

针对现有可视化服务平台用户接口简单、实时性差的问题,提出了一种新的远程交互可视化平台系统。基于多任务协同和并行计算构建远程可视化服务平台框架,应用远程可视化和实时交互技术实现客户端用户对远程服务器端大规模计算数据及可视化工具的实时交互操作,从而为异地用户提供具有实时交互功能的可视化环境。应用结果表明,平台操作简便、实时性好,能支持多种可视化工具对多种计算数据进行远程操作。     

面向薄板形状评估的激光快速测量系统研究

针对船舶分段建造中的船板面误差和定位误差测量需求,基于激光测距原理,研究一维激光测距传感器和两轴转台组成的测量仪器,通过坐标系之间的转换关系,从而获取大尺寸三维信息的测量数据。在分析测量仪器的随机误差和系统误差的基础上,提出对系统误差进行补偿方法;据此研发了测量仪器样机,并开发了与该样机配套的自动测量与误差分析一体化软件系统;最后,以平板在不同距离上的测量结果试验来分析测量仪器的真实误差,结果显示与理论误差一致,能够满足船舶分段建造中的测量精度需求,并具有操作方便、测量距离远、环境适应能力强等特点。     

集装箱装船顺序问题的启发式算法研究

针对集装箱堆场快速、高效装船作业的实际需求,结合集装箱码头作业状况深入分析了倒箱产生的原因。基于给定的堆场集装箱堆存状态和集装箱装船配载图,研究堆场集装箱装船顺序确定问题,提出了一种以最小化倒箱量为目标的集装箱装船顺序的启发式算法,建立了基于规则的改进策略。最后用实例证明了算法的准确性和实用性,能够为集装箱码头装船作业提供决策依据,从而提高其作业效率和服务质量。     

大型有限元网格模型的快速简化与交互绘制

随着有限元分析计算的复杂化,计算结果的数据量大大增加甚至超出内存限制.提出一种基于外存的多分辨率构建和绘制算法,采用自适应性二叉树对模型的包围盒进行划分,自底层向上简化网格数据及物理数据,构建模型的多分辨率层次结构,较好地保持了原始细节分布;在实时绘制时,采用基于视点的细节层次选择策略进行模型的跟新.实验结果表明,该算法计算速度较快,可以对大型有限元网格模型进行快速绘制并显示其物理计算结果.     

航空发动机试车半物理仿真中的故障模拟技术研究

为提高航空发动机研发过程中试车人员的故障处理能力,设计可视化的试车半物理仿真系统,对空气起动系统、燃油系统、发动机系统进行故障模拟。建立故障数学模型、现象数学模型和故障排除方法相结合的故障处理模型,实现故障的设置、现象和处理过程仿真,根据系统响应时间和精度对故障排除操作进行关键性能指标评价。仿真结果表明,该系统可实现航空发动机试车故障过程的可视化,能够直观反映故障现象和处理过程。     

装配工位仿真中虚拟工具的研究与应用

为了实现虚拟工具的装配操作，首先根据操作方式以及自动化程度把工具分成自动工具、半自动工具和手动工具三类，在虚拟环境下建立装配工具库，提出了包含显示模型、碰撞模型、逻辑模型的虚拟工具表达方式；其次根据工具的类型，实现了虚拟环境下使用各类工具对零件的装配过程，包括虚拟工具与操作对象的定位以及操作对象与待装配体的装配过程；最后以汽车发动机装配线的工位规划为例，验证了所述方法的正确性和有效性。     

基于CMS系统的岸边集装箱起重机应力在线可视化仿真

起重机管理系统CMS是现代化港口集装箱起重机上安装的监控系统,可对起重机的运行状态实时地监控并及时地显示出故障信息。目前,CMS系统无法监控起重机金属结构各部分的应力变化情况,而基于有限元分析结果进行可视化的系统都是离线的,无法实现在线可视化。针对以上不足,提出了基于现场CMS系统信息的集装箱起重机应力在线可视化方法,给出了该方法的实现流程及若干关键技术,开发了集装箱起重机作业及应力在线可视化仿真系统(COSOVS),最后通过工程实例,验证了该系统的有效性。