基于虚拟装配特征的虚拟装配研究

主要研究虚拟环境中产品的虚拟装配问题。在研究以往学者对装配特征定义的基础上 ,结合虚拟装配的特点 ,提出了虚拟装配特征的概念 ,虚拟装配特征不仅描述了产品中零件间的约束关系 ,而且描述了产品的公差。在充分考虑了公差对产品装配工艺计划和产品可装配性影响的情况下 ,提出了装配工艺计划算法。     

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.     

基于适应性装配特征的自动装配技术研究

装配设计是现代CAD技术中的一个重要组成部分,但其中对零部件自动装配的研究还相对薄弱。笔者在研究参数化设计和装配建模的基础上,提出了基于适应性装配特征的零部件自动装配方法,根据适应性装配特征来确定零部件间装配关系和装配对象的主参数,以便适应调整装配对象姿态、完成自动装配、提高装配设计的速度和效率。根据以上研究开发的基于CATIA平台的导管焊接夹具自动装配模块,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于装配特征的零件自动装配

研究了装配模型技术，提出了一种根据零件及其装配特征的参考原点和装配基准面来确定零件移动位置和方向的方法，从而完成自动装配，可大大地减少计算机辅助装配系统输入的数据量，提高了装配速度。采用这一方法开发了基于CAXA平台的夹具快速装配子模块，取得了较好的效果。     

面向装配的特征层次建模方法研究

为了避免不同建模方法导致同一产品在不同设计者之间和不同设计过程中数据不一致的问题,提出了基于装配单元的特征层次建模方法。该方法将传统装配层次结构模型中的单一零件和子装配体统一为装配单元,作为组成产品的一个基本单元,构造了基于装配单元的产品模型。采用面向对象技术,以装配单元作为装配信息的载体,对不同类型装配单元的装配信息采用相同的层次结构进行了组织和存储。在每个装配单元中,采用类继承的方法,可以方便地查询到该单元最基本的组成体素。以球阀产品为例,详细介绍了装配单元的装配特征层次模型的建立方法,为保持设计过程中产品装配数据的一致性提供了保障。     

装配体公差建模方法研究

为实现装配体公差建模,即在计算机中表示装配体的装配关系和零件本身的公差属性,提出一种综合建模方法,该方法将装配关系模型和零件公差模型相结合.装配关系模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系;零件公差模型采用基于关键特征和有向图的建模方法.并结合实例进行了分析验证.     

装配主线引导的典型部件智能化装配方法

针对产品装配智能化提升需求及人机交互操作引起的装配效率问题，提出一种装配主线引导的典型部件智能化装配方法。依据部件装配结构和特征配合等属性，通过提取装配特征对及装配特征序列化配合关联信息，对装配特征匹配关系进行等效简化，构建装配特征配合关系图。引入装配主线概念，以部件装配主路线及关联装配配合等完成装配主线的分类及装配主线内各级主线的智能装配；以装配主线间配合寻位、特征配合自由度规约及装配序列规划等为引导，通过主线端口匹配，完成各级装配主线间的装配配合序列和关系构建。基于特征配合约束映射、装配特征对匹配推理算法及装配建模智能算法等环节，实现典型部件的动态智能装配。以典型部件为实例验证了所提方法的可行性和有效性。     

面向过程的虚拟环境中产品装配建模研究

提出了面向过程的虚拟装配建模方法,在虚拟环境中将装配建模与装配仿真相结合,建立装配关系模型的同时,实现了对装配过程的创建与仿真,从而,在虚拟环境中将面向结果的装配建模发展为面向过程的装配建模.设计者采用直接三维交互进行装配建模操作的同时,系统通过装配关系识别自动捕捉设计者的装配设计意图,通过装配约束运动确定零件的装配路径,通过虚拟装配建模过程信息重用为装配规划提供有效的支持.开发了面向过程的虚拟装配建模原型系统.实践表明,面向过程的虚拟环境中产品装配建模方法有效地提高了产品装配设计的质量与效率.     

一种基于特征的快速装配方法

为提高模型装配效率,提出了一种基于装配特征的产品快速装配建模方法.该方法首先由用户根据装配特征定义产品装配模型,然后由程序自动将基于特征约束的装配模型转换为常规的基于几何约束的装配模型,从而实现快速装配.研究了装配特征表示、基于特征约束的装配模型和约束转换等关键技术,并以馈线结构快速装配系统为案例,验证了方法的有效性.     

面向三维CAD的装配顺序建模系统研究

研究了面向三维CAD模型的装配顺序建模的原理、步骤和方法,先归纳出常见子装配体特征,再根据这些特征进行人机交互分析以划分装配顺序;开发了基于开目三维CAD的几何模型信息和三维CAD装配仿真模块的装配顺序建模系统;给出了使用该系统实现装配顺序规划的实例。     

选配优化在复杂装配中的应用研究

对于结构复杂,装配尺寸精度要求高的产品装配时,为了得到最优的装配组合,考虑封闭环对装配尺寸的影响程度,给出了三种有利于复杂装配优化选配的方法,并行法、主次法和底层优先法.对复杂装配体的选配问题也进行了描述,分析了装配体的装配类型.     

面向装配序列规划的装配成本评价研究

针对装配序列的特点提出了一个装配成本评价的模型,认为装配成本与产品装配过程中装配方向的变化次数,产品组成零件装配后的运动不确定度总和有关.提出了基于零件的装配方向矩阵确定装配方向变化次数的方法,并根据装配基础件确定零件装配后的运动不确定度.采用了基于优先关系矩阵的干涉推理方法检验装配序列的可行性,并计算装配序列中可能产生的装配干涉数目,最后用实例验证了所提模型的有效性.     

基于装配工艺规程的产品虚拟装配技术

描述了VPD环境下的产品装配模型，建立了产品装配模型的数据结构，定义了产品装配模型系统的结构组成及模块功能；参照加工工艺规程，提出了虚拟产品装配工艺规程的概念；结合挤塑模和轻型客车的虚拟装配、活塞连杆机构及发动机的运动过程，实现了基于真实动画感的VPD环境下的产品虚拟装配及虚拟工作过程仿真。     

面向虚拟装配的装配序列规划技术研究

目前产品装配序列完全通过自动推理获得的方法工程实用性不高，据此，提出将计算机的辅助知识导航与人的决策相结合的方法，通过虚拟环境下的人机协同方式来解决装配序列规划问题。首先给出了装配序列知识导航的框架结构，提出了根据当前装配状态，将几何层和语义层知识规则交替运用、递进分层的装配序列动态导航算法；给出了几何层推理所运用的优先级判断准则和假设，并对语义层规则的4层框架描述方法进行了说明；最后通过实例进行了验证。     

基于特征的装配模型及装配序列规划研究

为了充分利用CAD模型信息进行装配序列规划,将单一零件和子装配体统一为装配单元,建立了基于装配特征的产品层次模型。通过装配特征矩阵的建立来分析装配单元的自由度信息,进而确定其可拆卸程度。基于可拆即可装的假设,对可拆卸启发式规则、拆卸方向和连接关系进行分析,生成产品的拆卸/装配序列。在对装配序列进行优化的基础上,生成可行的装配序列。以球阀产品为例详细介绍了应用情况。     

面向装配序列规划的装配建模研究

在分析了层次树状模型与关系网络模型这两种装配模型结构的基础上，根据装配序列规划的要求，应用面向对象的方法建立了满足装配序列规划的产品装配信息模型，提出了相应的数据结构，为虚拟装配序列规划提供了合理的产品信息框架。     

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.     

Interactive assembly tool planning based on assembly semantics in virtual environment

Assembly tool planning in virtual environment remains to be a challenge because of the complexity and variety in tools configuration and manipulation. In order to solve the problem, an interactive assembly tool planning based on assembly semantic model is proposed. After detailed analysis on assembly tool planning in virtual environment, an improved assembly semantic model is represented, and a new assembly tool model is developed based on assembly semantic model. With the help of assembly semantic processing method, such as recognition, solving, navigation and so on, a series methods including assembly tool selection, orientation, manipulation are proposed for interactive assembly tool planning in virtual environment. Finally, tightening tool planning for connecting rod caps of auto engine assembly line demonstrates the feasibility and validity of presented methods.     

机器人装配系统中精度对装配成功率的影响

利用《机器人装配系统的精度分析》一文中所得出的结果,并以ＳＲＸ－４型ＳＣＡＲＡ机器人对摩托车气门的装配为例,采用蒙特卡洛模拟法分析了装配系统精度对装配成功的影响,实验结果验证了所得结论的正确性。     

机器人装配系统产品装配质量影响因素研究

装配是产品生产中占用大量成本的劳动密集型过程,装配质量对产品的性能有直接影响。装配过程本身具有随机性和不确定性,如果机器人装配系统对干扰和误差的适应能力不强,产品的装配质量会因各种因素的影响而大大降低。基于产品形成的设计和装配过程,本文对机器人装配系统产品装配质量的影响因素进行了系统分析,建立了产品装配质量的影响体系,为正确评价机器人装配系统的性能和产品的装配质量奠定了基础。