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。     

基于子装配体的并行装配序列规划方法研究

针对复杂产品的装配规划过程较为繁琐的难题,提出了一种基于子装配体的并行装配序列规划方法。将子装配体运用到序列生成的过程当中,通过对子装配体的识别,然后将识别后的零件进行并行序列规划,实现了优化装配序列的目的。通过实例验证,结果表明此方法比纯粹的并行化规划产生的序列少,简化了整个装配序列产生时所参与的零件数,简化了复杂产品的规划过程,提高了装配效率。     

融合连接矩阵与模糊集合的装配序列智能规划

针对产品装配环节中过于依靠传统人工规划和二维图纸装配、智能化不足等问题,提出了一种基于连接矩阵与模糊集合的装配序列智能规划方法。提取产品CAD模型中的装配信息和约束信息,生成产品本体模型,建立已知装配序列产品结构信息规则库和典型结构库。典型结构或者完全匹配的产品直接输出装配序列;相似结构通过相似匹配重用典型结构装配规划特征进行装配序列推理,非典型非相似结构应用基于模糊集的装配知识推理得到其装配序列。基础装配序列通过基于连接关系的装配序列优化方法进行二次规划,得到完整装配序列,实现产品装配序列智能规划。通过圆柱齿轮减速器装配序列智能规划应用实例验证了方法的可行性。     

基于零件约束的装配规划技术研究

装配规划是虚拟装配中的关键技术。这里将装配序列的分层规划方法和拆卸法求解装配序列的方法相结合，在研究产品装配层次结构的基础上，以子装配体为研究对象，利用零件之间的装配约束信息求解零件的拆卸方向和顺序，进而实现产品的装配顺序和路径规划。     

基于递归循环的层次化爆炸图自动生成方法

提出以递归循环和深度优先搜索层次化装配序列的策略自动生成复杂产品层次化爆炸图的方法。为使设计结构符合装配规划的要求,设计了可方便定义子装配体和编辑装配树的装配结构重构功能。为避免重复的干涉检测,研究干涉矩阵合成方法,通过对原始装配关系信息的整合,柔性化生成面向层次化结构的装配关系矩阵。为降低大规模序列规划问题的复杂性,将整体规划任务分解为若干个及若干层级子任务,子任务内采用多规则筛选算法,以基于干涉矩阵的几何可行性为前提,并行性、连续性、稳定性和方向性等为优化筛选指标,循环构建序列。提出递归爆炸算法,循环对层次化装配序列进行深度优先搜索,实时计算已爆炸零部件的累积包围盒,从而确定待爆炸零件位移矢量,自动生成间隔均匀有序、结构紧凑且空间层次感强的爆炸图。开发了基于Siemens NX的装配规划系统Auto Assem,以减速器及汽车部件实例验证了方法的有效性。     

定位关系在装配序列规划中的应用研究

为提高产品仿真装配效率和满足装配工艺要求,提出一种基于定位关系分析的分类装配序列规划方法.首先对零件的装配特征属性进行预定义和分类,然后根据装配零件的联接关系,在可行拆装方向上建立所有邻接零件的定位关系链有向图;按照定位链顺序依次对零件进行干涉检测并更新其定位关系,最终获得可行装配序列.实例表明,该方法简化了模型的装配关系并有效缩小其装配序列解空间,在一定程度上提高了装配规划效率,并通过虚拟拆装仿真过程验证其生成序列的正确性和可行性.     

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。     

装配序列生成中装配信息的表示方法研究

提出采用表、矩阵、基于知识的联接关系图及其对应的关系矩阵、装配体层次关系树、局部阻碍有向图、稳定有向子图、装配知识规则这几种表示表示来完整、准确地表示装配序列生成时所需的装配信息，解决了装配序列生成中序列数随零件数增加而剧增的问题，使装配序列能准确、高效生成。     

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。     

基于方向矩阵的装配序列规划

装配活动是产品制造的重要阶段,而装配序列规划则是装配活动自动化的基础。在分析了装配序列规划算法复杂度和大规模问题局限性的基础上,提出了基于联接的层次化装配序列模型,有效的降低了问题求解的规模;并通过充分挖掘出装配方向的改变对零件装配的影响,提出基于方向矩阵的装配序列规划算法,虽然忽略了一些可行序列,但是极大的减小了装配序列规划的时间复杂度。     

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。     

基于连接结构知识的装配序列规划

通过分析组成装配体的零件特征,提出了连接结构的概念.采用面向对象技术,以连接结构作为装配信息的载体,对不同类型的连接结构的装配信息,采用相同的层次结构进行组织和存储.以连接结构作为基本装配单元,建立基于知识的装配Petri网模型,运用连接结构知识,构建装配Petri网模型,从而大大减少模型中的节点.在此基础上,利用Petri网点火原理,求解装配体的基于连接结构的可行装配序列.连接结构知识的引入可以降低装配序列规划的复杂性,提高装配顺序规划的效率.     

面向协同装配规划的装配单元规划方法

作为复杂产品装配规划的有效求解策略,协同装配规划将复杂产品的装配规划结构按照装配要求分解为简单的子装配规划结构,子装配规划结构的最优或次优装配序列采用成熟的装配规划方法求解,通过装配序列合并得到产品的整体装配序列。协同装配规划所要解决的首要问题是装配规划结构分解,针对这个问题,提出装配单元规划方法。首先从产品可装配性的角度分析了影响装配单元规划的装配设计和装配工艺约束,并对归类的部分装配约束进行量化;进而基于模糊层次分析法生成装配单元决策图,采用最小生成树算法生成候选装配单元。同时,建立装配关系干涉矩阵对候选装配单元进一步验证,生成装配过程中互不干涉的装配单元。以一款电动机装配体为例验证提出的方法,结果表明该方法是一种求解装配规划结构分解问题的有效方法。     

基于设计意图的一体化智能装配建模与序列规划技术研究

装配建模和序列规划是数字化装配的重要组成部分，但设计意图（Design intent，DI）的丢失致使其相互割裂、智能化水平低。针对前期发现的"装配建模和序列规划一体化完成"的可能性，研究基于DI的一体化智能化装配建模和序列规划方法。分析前期基于交互特征偶（Interaction feature pair， IFP）的智能装配建模方法的局限及其原因，明确一体化智能装配建模和序列规划的总体方案；设计零件初步序列规划算法、复合IFP （Complex IFP， C-IFP）构造算法、零件预装配算法和C-IFP实例化算法，以及相关功能类，从而增强零件的"感知"能力，提升了装配建模和序列规划的智能化水平，并基于DI的一致性传递，实现了两个环节的相互促进、一体融合。通过简化的机械臂实例验证方法的可行性。该方法对于打破渐趋固化的串行数字化装配模式、丰富并发展数字化装配理论和技术体系具有积极意义。     

基于遗传算法的飞机装配序列规划优化方法

在基于割集的装配顺序规划方法中，随着零件的增加，装配序列数呈指数增加，由此导致算法的组合爆炸问题。为此，提出了基于．遗传算法的装配序列规划优化方法，研究了零件装配信息的基因组表示方法，将参与装配的零件的基因组排列成序，实现装配顺序的染色体表示。采用模糊集理论建立了适应度函数，并对装配序列进行评价和优化。以某型飞机机翼产品为例，验证了技术的有效性。     

基于知识的装配序列规划方法研究

为了解决装配序列规划的计算机辅助生成问题,对产品的装配CAD模型进行了分析,得到与装配规划相关的几个重要信息,并对其进行知识表示。通过建立产品的装配特征矩阵,确定了装配零、部件在各个方向的自由度。根据从CAD模型中得到的信息和零、部件的自由度信息,制定了产品拆卸序列规划的推理规则和求解算法;按照“可拆即可装”的原则,倒置拆卸序列得到产品的装配序列。以球阀产品为例,详细介绍了本文提出的装配序列规划方法的应用。     

面向骨架类产品的构件分类研究

骨架类产品零件多且结构复杂,基于这一特点,首先研究了零件特征按几何形状的分类,描述了面向历史特征树的辅助特征简化过程。结合零件属性和装配约束类型建立了零件属性矩阵,根据零件的重心位置建立了零件间的装配位置关系矩阵。考虑了零件的名称语义分类,最后提出一种基于辅助特征简化、零件属性矩阵和装配位置关系矩阵的构件分类方法,使骨架类产品的构件分类更加完善。     

基于二进制编码的并行装配序列规划方法研究

为了提高复杂产品的装配效率,提出了基于二进制编码的并行装配序列规划方法,实现产品的并行装配.通过二进制编码来描述产品各零件之间的装配优先关系,定义了带时间约束的装配特征表,使用二进制运算操作来更新装配过程中零件间的优先关系,提出了并行装配序列的生成算法,适用于复杂产品的并行装配规划.机用虎钳实例验证结果表明了该方法的可行性和有效性.     

机械产品非线性装配顺序规划研究

提出了用于机械产品非线性装配顺序规划的关系码矩阵模型，通过编码将所有的装配关系信息集成于一个简单矩阵中，用连接模式，即二进制数模板技术来识别装配时零件的几何约束。基于关系码矩阵模型给出了规划可行的装配顺序，检测装配过程中零件的稳定性及识别子装配的计算方法，使用遗传算法搜索并优化装配顺序，用复合表表示遗传算法中个体的装配顺序。最后，通过一个实例验证了该方法的有效性。     

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.