虚拟装配中的混合设计建模方法研究

针对现有虚拟装配建模方法不能为装配序列规划提供完整模型信息的问题,分析了自底向上和自顶向下建模方法在虚拟装配应用中的优、缺点,根据装配序列规划的要求,结合两种建模设计方法的优点,提出了一种混合设计方法建立产品的装配模型。该方法采用自顶向下建模方法进行了产品总体设计,使装配模型具有产品的结构层次关系信息;在产品细节设计上采用了自底向上建模方法,使装配模型具有零部件的约束关系信息,得到了完整的产品装配模型信息。通过建模应用实例,验证了混合设计建模方法的可行性,以及模型信息的易提取性。研究结果表明,利用混合设计建模方法得到的模型,能够满足虚拟装配对产品装配模型的要求,可以为虚拟装配序列规划提供完整的模型信息。     

面向对象的航空发动机装配模型

为了对复杂产品的数字化装配设计提供有效的支持,首先对产品装配建模方法研究工作进行了归纳分析,指出面向对象的建模方法是目前最合适的复杂产品装配建模方法。然后采用对象类图建立了复杂产品装配元模型,描述了产品装配过程中的主要对象类及其关系,集成表达了产品结构、装配特征、装配关系、工艺方案等信息,为数字化装配设计提供了全面的支持。最后通过对象匹配方法,将复杂产品装配元模型转化为航空发动机装配的对象模型,并以燃气涡轮发动机的涡轮转子为例,对其装配结构构成、数据衍变关系及建模方法进行了说明。将所建立的面向对象的航空发动机装配模型直接用于数字化产品装配系统的开发,并进行了应用验证。     

面向协同装配规划的信息模型研究

为解决复杂产品的装配设计团队和装配规划团队间的协同工作,提出了装配结点概念,用以集成描述产品装配信息,利用装配结建立了产品的装配联系图模型,通过图模型中顶点和边的属性,分别独立描述零件和装配信息.给出了一个基于割顶点的装配联系图层次分解算法,构建了基于共享零件的产品结构层次树模型.基于结构层次树模型,描述了协同装配规划中的协同工作信息.利用实例说明了面向协同装配规划的信息建模过程及模型的有效性.     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能，针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足，定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入，运行后输出具体的操作事件更新场景图，完成装配活动，以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求，实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达，不仅表达了产品结构及装配关系，同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息，从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外，还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法，说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真，开发了原型系统。     

面向设计的集成产品装配模型

首先介绍了装配模型的研究现状 ,分析了装配模型的几种表示方式及其优点、缺点 ,然后提出了一种面向设计的基于广义键和层次结构模型的集成产品装配模型。这一装配模型能够描述产品的层次信息 ,描述零部件之间的位置关系信息、连接关系信息、运动关系信息、传动关系信息和配合关系信息 ,还能够描述零部件的设计参数及其约束关系、分析特征等非工程语义信息。基于产品几何模型和装配模型的设计系统 ,能够支持产品自上而下、逐步求精的设计过程和并行产品设计过程。     

面向装配规划的可重构装配模型

为提高复杂产品装配规划的效率,针对当前装配模型不能有效支持结构重构的问题,分析了重构对装配模型中信息变更的影响,提出了一种基于装配关系元的装配关系模型表达方法,实现了装配模型中关系信息和层次信息的柔性关联,进一步给出了可重构装配模型的信息组织方法和存储机制。在引入相关重构算法概念的基础上,给出了装配模型信息动态管理维护算法,以保证装配模型信息在重构前后的完整性与一致性。通过产品实例说明了上述研究成果的可行性和实用性。     

面向序列规划的装配工艺APS树模型生成的研究

分析了现有装配序列规划方法和装配序列表达模型的缺陷，提出了一种合理的装配工艺APS树模型，并用这种模型表达非线性的装配序列。利用产品功能结构树和零部件的信息，采用基于装配关系图分割的几何推理和基于规则的知识推理的方法来简化工艺子装配体的识别，以此生成装配结构树。然后，利用装配知识判定子装配体的装配优先约束关系，提高由装配结构树生成装配工艺APS树的效率。最后，基于装配结构树，通过不断添加数据节点和关系节点，自上而下分层规划，从而生成产品的装配工艺APS树。     

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。     

分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设计模式的研究

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程,本文提出了一种以产品的装配结构为核心,由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的,支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息,能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息,以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎｔ能够完成异构分布环境下协同设计过程中的逻辑推理、判断、分析计算等复杂工作     

基于语义推理的产品装配设计技术

为保证产品具有良好的结构设计和零件可装配性,研究了装配语义模型,详细讨论了设计尺寸约束和装配几何约束的符号化表达方法,并给出了书写规则。在此基础上建立了装配语义图,通过节点描述零件属性信息,通过有向边描述装配语义信息。介绍了基于装配语义的产品装配设计工作流程,重点阐述了零件设计尺寸约束、装配规划信息和装配操作序列的推理过程。给出了语义修改和语义变动两种情况下装配语义图的维护机制。应用实例表明,该模型可以有效地支持产品的协同装配设计。     

面向装配的跨零件特征造型的模型表示与实现

在产品设计中 ,许多典型的结构特征具有跨零件性 ,如螺钉、销联接等。在现代 CAD系统中 ,特征造型是面向单个零件的 ,在处理跨零件特征时不仅造型效率低 ,而且破坏了这类跨零件特征明确的工程意义。本文在研究这类特征内在的跨零件性、局部修改性及装配关系的基础上 ,将面向零件的特征造型向面向装配的跨零件特征造型延伸 ,提出了虚零件等概念 ,建立了其数学模型 ,表达了在装配建模时通过虚零件对装配对象实体模型自动进行局部修改的关系 ,根据这一模型提出了其实现技术。在自主开发的超人 CAD/ CAM软件和商业 CAD/ CAM系统 UG上开发了机械联接单元智能快速设计软件包。实践表明 ,提出的方法在创建跨零件特征造型时工程语意明确 ,具有高效性、方便性、自然性、智能性等特点 ,并且可以方便地同传统特征造型系统融合     

产品装配特征的分类与表达技术的研究

将产品的装配特征表达为零件级特征、关联功能级特征和工艺级特征的集合 ,详细描述了各个特征的表达方式。介绍了产品装配分析系统的结构框架 ,它可对产品装配各环节进行分析并为后续生产活动提供信息 ,为并行环境下的信息集成奠定基础。     

面向虚拟装配的装配建模技术

虚拟装配设计被认为是对装配设计的技术革新 ,它利用虚拟外设把装配设计的过程自然地扩展到三维空间。本文通过对传统装配建模技术的深入分析 ,提出了一种面向虚拟装配设计环境的信息集成装配模型表达 ,并对此装配模型进行了物理属性扩展 ,很好地满足了虚拟环境中装配设计对装配体信息的需求。     

开放式装配设计模型的研究和实现

分析了常用装配设计模型的特点和要求 ,运用组件思想及其技术提出了基于广义环图树的开放式装配设计模型。此模型结构简单 ,扩展能力强 ,特别适合于在三维设计系统上扩充开发专用功能组件。开放式装配设计系统模型已在 Inte Solid 1.0上得到应用 ,将在Inte Solid2 .0上得到完善和进一步应用。     

机械产品基于装配语义的变形设计及其在 Pro-E 上的实现

产品建模技术是企业为赢得市场竞争而采取的不同战略的共性关键技术，它覆盖产品整个生命周期的信息。本文提出了装配语义的概念，并在仔细分析机械零部件间装配关系的基础上提出了机械产品装配语义体系，介绍了机械产品基于装配语义的产品建模系统及其变形设计在Ｐｒｏ－Ｅ上的实现。     

满足装配建模的标准件库的设计与实现

在装配建模过程中,三维标准零件是构成产品模型整体的一个不可缺少的部分。 本文深入分析了面向装配的标准件库的信息结构,提出和实现了满足装配建模的一 种标准件建库方法和建库工具。系统具有友好的用户界面和方便的标准件装配操作。     

虚拟产品开发中的装配建模研究

从虚拟样机的角度出发 ,结合流行 CAD软件的特点 ,提出了在大装配的环境中快速有效地进行产品装配建模的四种方法 :引用集方法、部件过滤方法、小平面模型方法、以及特征简化方法。在实际产品开发中应用这些方法取得了较好的效果。     

Development of Expert System for Concurrent Product Design and Planning for Assembly

This paper addresses the development of an expert system for concurrent product design and assembly planning (CDAPFAES) including conceptual design, detailed design, assemblability analysis and design for assembly, assembly system design, assembly process planning and stimulation, and technical–economics justification. This approach is implemented through an agent-based framework with concurrent integration of multiple cooperative knowledge sources and software. This intelligent system can offer systematic assistance for assembly design and planning in the early stage of product development and facilitate, as far as possible, the use of flexible assembly equipment, including robots. Finally, this new design methodology is illustrated with a successful implementation of a switch product design.