可装配特征的结构化描述与匹配推理研究

针对复杂产品装配设计过程中零部件间匹配关系描述不清晰,装配设计过程中零件配对精度不高等问题,提出了可装配特征的结构化描述与匹配推理研究方法。在分析影响零件获取、匹配、调整以及装配的工艺关联、匹配型面特征,以及装配设计意图的基础上,给出了包括工程语义、装配约束、装配端口、装配空间关系的装配关键结的定义和结构化描述。基于装配关键结的复杂产品零部件进行了可装配性分析,确定了装配关键结中各因素权重,并通过模糊理想解法完成了对复杂零部件装配属性邻接图的求解,最终通过复杂产品装配从定性输入到定量求解,再到定性输出的映射变换实现了零部件间的精准匹配,给出了推理匹配过程。最后,通过应用算例验证了方法的有效性。     

半挂车快速设计系统中自动装配匹配技术研究

自动化装配是半挂车快速设计系统的核心功能之一。在分析半挂车整体及各零部件结构特征的基础上通过规划装配顺序、装配约束关系和构造装配函数,提出了适用于半挂车主要零部件及总成的装配约束类型及实现方法,规范了半挂车主要零部件快速设计时装配基准及匹配类型的设置,实现了自动装配,大大提高了装配设计的速度和效率,并基于UG验证了该方法的有效性和实用性。     

基于装配关系的CAD模型的相似性度量

针对复杂产品的零部件相似性度量问题,提出了一种基于装配关系的相似性度量方法。该方法首先探讨了一种产品零部件的编码方法,最终采用了分类码+识别码的七位十进制的编码方法,然后以零部件为节点,以装配关系为边,构造了零部件的加权网络模型。通过运用复杂网络原理进行分析,建立了基于装配关系相似度矩阵,基于该相似度矩阵,找出装配关系相似度最大的节点,搜索与该节点相似度最大的邻居节点进行匹配,并对其邻居节点进行装配关系的计算和匹配,从而完成模型的相似性度量。该算法具有较低的计算复杂度,并以减速器为例,验证了该算法的有效性。     

基于曲面约束匹配算法的装配仿真定位方法

随着工业科技的发展,现代制造业对零部件的装配精度提出了更高的要求,要求从系统制造的早期阶段预测最终产品的精度与性能,这有利于提高装配合格率、一致性及精度稳定性。在精密零件真实模型的装配仿真过程中,确定零件模型的装配定位是进行装配精度预测与控制首要解决的问题,其本质是两个带有几何误差的配合表面的精确匹配。提出一种基于曲面约束匹配算法的装配仿真定位方法,并通过试验验证,零件装配定位的预测值与实测值的相对误差在10%以内。该方法是准确有效的,具有很好的计算精度,可以快速准确地在真实接触状态下分析和验证装配出的产品是否符合精度要求,为产品的装配分析和公差设计提供良好的校验、反馈功能以及可视化手段。     

结构化装配工艺设计中的装配单元划分

提出了结构化装配工艺设计中一种新的装配单元划分方法。首先从产品结构、功能和装配工艺三方面评价零件间的相关性与非相关性;其次引入直觉模糊集理论处理评价数据的主观性和模糊性,进而,采用模糊聚类方法对零部件聚类,生成装配单元预划分方案;最后通过检验装配单元干涉性,得到最优的装配单元划分方案。以某型号火箭的装配单元划分过程为例,验证了方法的有效性和实用性。     

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。     

对称零部件快速装配设计方法研究

为克服使用CATIA系统镜像功能进行对称零部件装配设计时会带来数据冗余、零部件命名编号不符合设计要求的缺点,提出了一种对称零部件快速装配设计方法。该方法采用同一数据源零部件自动识别和零部件分类实例化技术,实现了对称零部件的快速装配设计。以CATIA V5系统为平台,开发了对称零部件快速装配设计工具插件,通过某飞机机翼骨架的快速装配设计实例,验证了方法的有效性。结果表明,该方法能提高对称零部件的装配效率,降低设计成本。     

装配力引起的轿车尾灯装配偏差有限元分析

轿车的尾灯与周边零部件的匹配尺寸是决定轿车感知质量的重要静态特征.为了提高轿车尾灯区域零件的匹配质量,通过有限元的方法对轿车尾灯区域进行了建模分析,对尾灯区域进行了有限元模型的简化,根据实际情况对尾灯区域各零件进行了材料属性的定义及有限元网格的划分,对尾灯区域各零件研究了轿车尾灯区域螺母装配过程中的装配力和装配顺序引起的装配偏差规律,并通过实验研究验证了仿真结果的准确性,为提高尾灯区域零件的匹配质量提供了参考.     

资源组件驱动的装配工具匹配推理方法

针对复杂产品装配工序多样、工序间装配约束复杂、虚拟装配过程中工具资源的表示与推送困难问题,提出了资源组件驱动的装配工具匹配推理方法.首先,搭建了包括装配工具资源组件驱动模块、资源组件本体构建模块、资源组件运行与求解模块的资源组件驱动的装配工具匹配推理框架;然后,构建了装配工具的资源组件本体,给出了基于资源组件的装配工具匹配推送机制,并重点设计了资源组件驱动的装配工具类型与尺寸的按需匹配推理方法;最后,依托复杂产品装配资源推送服务平台验证了所提方法的有效性.解决了装配工具资源人工调整响应速度慢、装配效率低的问题.     

AR辅助装配中基体及零件位姿组合估计方法

增强现实装配引导技术应用于复杂工业产品的装配引导中,可以提高装配操作人员装配效率。在产品增强现实装配引导过程中,对装配基体及装配零部件的位姿估计是实现真实场景中增强现实装配引导信息注册的关键技术环节。为同时对装配基体以及零部件进行位姿估计,实时获取装配基体与零部件的相对位置关系进行位置检测,针对装配过程中装配基体与装配零部件的不同特点,分别采用不同的位姿估计方法:使用SIFT特征点匹配和PNP方法对装配基体位姿进行位姿估计;使用LINEMOD算法对装配零部件进行位姿估计。本研究以汽车车门板状连接件及车窗驱动电机的装配为例,说明了该位姿估计方法对真实场景中虚拟装配引导信息注册的有效性,能够应用于产品增强现实装配引导中。     

基于多域集成设计的飞机装配资源模型

为了有效分类装配资源,为资源库的开发提供服务,提升装配仿真效果,提出以装配作业、仿真过程、资源属性等要素为分类依据的资源分类方法,基于图组方法建立了资源定义分类模型与信息集成模型,描述了资源的属性,并以BNF范式进行了表述。设计了多域集成模型,系统研究了飞机装配资源的种类和属性,同时给出映射过程。最终提出了某类小型飞机的装配资源模型,验证了该方法的有效性。     

面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究

针对基于几何约束自动识别的零部件精确定位技术中存在的识别效率和准确性不高的问题,提出了一种分层的几何约束自动识别方法。该方法通过装配意图获取、约束优先级判断、约束类型匹配、约束参数匹配、约束位置匹配和约束有效性检查等分层判断机制,有效地提高了几何约束自动识别的效率和准确性。相关方法已经在虚拟装配工艺规划系统中进行了验证,并已应用到航天产品的虚拟装配工艺规划中。     

考虑不确定性的车身在线装配精度的优化控制研究

近年来机器视觉、机器人等技术在在线装配质量控制中快速发展,对实时、准确且能考虑工艺不确定性的装配偏差控制模型的需求愈发强烈,并且如何基于所构建的模型,结合在线测量零部件检测结果,实现装配工艺参数的在线优化控制是亟待解决的工程问题。针对此问题这里提出了基于随机Kriging代理模型的在线装配工艺的优化控制方法—基于实测、仿真等历史数据构建随机Kriging模型。然后,在该模型基础上,结合装配零部件的在线测量数据对装配工艺参数进行实时的前馈优化控制。最后通过某车型后车门装配案例,对不同模型的预测精度进行对比,分析随机Kriging模型的预测精度,并对车门装配工艺进行在线优化控制,验证了这里提出方法的有效性,为车身不确定装配条件下的在线工艺控制提供理论依据。     

面向航天器总体装配的工艺数字样机可视化自动构建方法及系统

为了解决传统模式下航天器手工装配过程中,产品装配信息、产品间装配关系、紧固件等信息获取效率低下的问题,以设计三维模型和模型补充表格为输入,并在对航天器产品进行分类、定义的基础上,通过解析设计三维模型中不同产品的装配关系和属性,以产品类型匹配原则、装配约束原则和几何关系原则为标准自动构建出了面向航天器总体装配的工艺数字样机,从而实现在三维模型中能够自动化展示航天器总体装配信息,最后结合工程实践,验证了所提方法的有效性。     

基于分阶式力引导的自动装配定位方法

为准确模拟人的装配意图,以对虚拟零部件进行引导定位,提高产品装配仿真过程的真实感,提出一种基于分阶式力引导的自动装配定位方法。根据装配过程各阶段不同的施力特点,采取符合各阶段装配意图的施力策略对装配件进行引导定位。从人对物体位姿的实际认知出发,提出一种面向装配过程仿真的物体位姿描述方法及控制策略。通过模拟人机因素对装配力和装配力矩的影响,将人机因素融入产品装配仿真过程。通过在自主开发的虚拟装配原型系统中的应用,验证了所提方法的有效性。     

基于尺寸变动度的装配序列偏差传递模型及质量评价方法

为了准确有效地评价不同装配序列中累积偏差对产品装配质量的影响,建立基于尺寸变动度的装配序列偏差传递模型及质量评价方法,以尺寸变动度所关注的装配特征为目标特征,在构建的装配特征邻接关系矩阵和几何特征公差关系矩阵基础上自动建立偏差传递模型,根据偏差传递过程求解累积偏差确定尺寸变动度。设计人员可据此获得装配质量最优的装配序列,同时可对零件设计公差进行改进。以人造宝石专用加工机床为例,验证了方法的有效性。     

虚拟装配技术在飞机装配中的应用

虚拟装配技术使得飞机装配人员能够影响产品设计,从而减少制造成本并避免由于设计问题影响飞机装配周期和成本。鉴于此,介绍了虚拟装配技术在飞机装配中的应用。在设计成熟度早期阶段,其能发现潜在问题,消除潜在的装配缺陷;在设计成熟度后期阶段,可基于实测模型进行数字化装配,通过对每个装配件的关键特征进行采集、分析,提取装配件的实际关键尺寸,根据虚拟技术进行实测值的预装配,从而提前发现干涉和不协调问题,并分析出最优协调结果,将零件最优装配姿态反映在实际装配中,从而进一步提升装配质量。     

基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。     

基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计

为全面考虑公差对制造成本的影响,将装配成本引入飞机装配公差优化设计模型,针对典型的飞机装配工艺方法,提出一种基于制造成本和质量损失的公差多目标优化设计模型,进而实现不同装配方法约束下的公差优化设计。将灰色关联理论与粒子群优化算法相结合应用于公差优化设计,根据公差设计特点提出改进策略,使其能够有效实现模型的求解。以某飞机典型组件为例,验证了该方法的有效性,并对不同装配方法的公差设计结果进行了对比分析。     

基于误差状态最优估计的精密机床装配调整工艺决策

精密机床作为现代装备制造业的工作母机,其设计与制造水平对国防与基础工业发展具有举足轻重的影响。几何精度是衡量机床性能的关键指标,是保证加工精度的首要因素。然而目前机床及精密机械装配工艺规划多依赖于设计人员经验,缺乏准确量化的装配测量与调整工艺研究,导致装配过程的反复装调,装配效率较低。提出了基于误差状态最优估计的精密机床装配调整工艺决策方法。基于精密机床装配过程误差传递状态空间模型,运用卡尔曼滤波方法基于测量数据对当前装配误差状态进行最优估计。在最优估计基础上,进一步采用最优控制方法,得到满足最终装配精度要求的最优调整工艺。该方法综合考虑了测量不确定度、装配精度、调整工时成本等因素,实现了精密机床装配过程调整工艺的准确决策。最后,通过卧式加工中心装配的实例分析,验证了所提出方法的可行性和有效性。