自动生成优化的拆卸序列的初始群体

研究废弃产品的拆卸序列问题。首先，提出建立装配体的干涉一自由矩阵，描述零件相互之间的空间关系。然后，提出一种新的计算模型，据此计算各个零件从装配体上可以拆卸下来的方向，从而确定拆卸序列在几何上的可行性。最后，提出自动生成优化的拆卸序列的初始群体的计算方法，从而有效地提高遗传计算最优装配体拆卸序列的搜索效率。通过一系列的实例验证，证明了提出的这套方法切实可行。     

一种基于运动规划的选择拆卸序列规划技术

选择拆卸序列规划是产品维修或回收的重要环节,针对目前选择拆卸序列规划算法中自动化程度较低的问题,提出一种基于运动规划的选择拆卸序列规划方法。该方法首先根据复杂产品中零件数量繁多,形状不规则的特点,采用基于自适应动态多树的快速扩展随机树(Rapidly-exploring random tree,RRT)算法对零件进行运动规划。在此基础之上,通过对装配体进行自动分层处理,分析零件间拆卸约束关系,构建装配体的拆卸约束关系图。最后通过对拆卸约束关系图的分析处理,获得目标零件的选择拆卸序列。以某底盘的目标零件为例,对提出的算法进行了验证。     

基于装配序列规划的爆炸图自动生成方法

提出利用装配序列规划算法及零部件几何信息自动生成复杂产品爆炸图的方法.为解决零部件在倾斜方向上的拆卸可行性分析的难题,将现有干涉矩阵结构扩展到零部件局部坐标系轴向.从几何可行性和装配成本角度,利用装配关系矩阵及可定制优先级的指标,每次逐级筛选出最优拆卸零部件、方向及并行性,以构造最优序列.按结构紧凑性及序列可读性原则,在读取拆卸序列过程中,利用直接提取的两类零部件包围盒和实时计算的累积包围盒求取零部件位移矢量并驱动零部件移动,从而生成爆炸图,并自动实现装配追踪线及技术图解等相关功能.在UG平台下开发应用系统,结合齿轮减速器爆炸图实例及比较,说明本方法在爆炸图生成效率及可视化效果方面能够满足工程应用要求,可极大地降低手工生成爆炸图的工作强度.     

基于子装配识别的产品拆卸序列生成研究

对含有较多零件的复杂产品拆卸方法作了讨论,提出了一种基于子装配识别的拆卸序列生成算法。根据装配连接图和干涉图识别出子装配体,然后将子装配体看作一个零件,采用装配经验知识与几何推理相结合的方法生成子装配体序列,最后以一个装配实例说明了算法的有效性。     

复杂产品拆卸层次模型与构建方法研究

针对目前复杂产品拆卸序列规划过程中拆卸信息模型复杂、构建困难等问题,对拆卸信息模型的约束含义、表示方式、构建方法等方面进行了研究,提出了一种基于拆卸部件几何约束关系同步解除的拆卸层次模型及其构建方法。定义了拆卸层次模型,以描述零部件间的接触、空间、拆卸优先级等约束信息;提出了子拆卸体的获取方法,通过复杂产品拆卸任务分层,逐层获得了子拆卸体,生成了初始拆卸层次图模型,给出了拆卸约束简化规则,去除了模型中的冗余信息,形成了拆卸层次模型;最后,利用某一发动机对所提模型和构建方法的可行性进行了验证。研究结果表明:该方法充分结合了复杂产品的模块化设计的特点,提高了建模效率,为复杂产品自动化拆卸问题的计算机求解提供了支持。     

基于结构模型的拆卸序列规划研究

为了解决装配结构复杂的产品拆卸序列规划中因数据组合爆炸而导致运算量剧增的问题,首先分析了典型装配体的拆卸特点,以零件自由度交集的运算结果作为拆卸方向的判断依据,提出了约束消除的概念,进而通过启发式算法实现了拆卸序列的自动生成;为了提高拆卸序列规划的运算效率和计算结果的实用性,引入了以装配关系为基础的层次化结构模型,通过逐层分解的方法降低了装配结构深度,避免了从整个复杂装配体上求单一零件的拆卸序列,达到了减少运算的目的;最后以简化的汽车为例,阐述了基于结构模型的拆卸序列规划过程。研究结果表明,以层次化结构模型为基础、以约束消除为原则的拆卸序列规划能有效降低运算量,从而控制复杂产品的数据组合爆炸问题。     

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。     

基于模块化设计的混合图拆卸建模研究

针对绿色设计中由于产品零件数目过多而造成的拆卸序列“组合爆炸”问题,提出一种基于模块化设计的拆卸建模方法。首先运用有向图和无向图表示零、部件间的约束关系,建立了混合图模型;再利用模块化设计的划分原则生成子装配体,将模块化设计思想整合入混合图模型中得到模块化设计的混合图模型。采用该模型有效地解决图论模型中边与顶点产生“组合爆炸”问题。最后,给出了微机主机箱模块化设计的混合图建模的实例。     

基于层次结构的拆卸序列生成研究

本文提出基于CAD软件三维模型的装配层次关系而建立的层次网络图模型,并由此生成产品邻接矩阵.并采用约束逐步解除法生成拆卸序列.较好的解决了因零件较多而出现的组合爆炸问题.     

基于改进干涉矩阵的机械产品拆卸序列规划

以生成正确合适的拆卸序列为目标,针对复合拆解路径问题提出改进干涉矩阵,用以表达零件之间的约束关系,以此为基础建立了干涉矩阵模型。为了避免复杂机械产品在拆卸时产生组合爆炸问题,提出了子拆卸体及其识别方法,以使得部分零件可以实现模块化拆卸。同时,引入了支撑矩阵来描述零件竖直方向的受力情况,作为拆卸中零件稳定性的判别准则。最后,文章通过机用平口钳案例验证所提出的拆卸序列生成方法的可行性。结果表明,该方法减少了生成拆卸序列的搜索工作量,有效地避免了不稳定性序列的产生。     

逆向工程中基于几何约束的汽车零部件模型重建

结合汽车变速籀、发动机零部件的精密测量和数字建模，考虑零部件实物模型中的隐含约束关系，提出了基于几何约束的模型重建和优化求解方法。该方法把约束按照优先等级顺序添加到约束图中，应用自由度分析法建立协调的约束系统，把复杂约束问题分解为约束子问题进行求解。将该方法应用于变速箱零部件模型重建中，所得到的几何模型较好地反映了原始设计意图，满足产品装配精度要求。     

Using tolerance maps to validate machining tolerances for transfer of cylindrical datum in manufacturing process

Process planers typically utilize different datum features than designers use when specifying tolerances. Datum features used in process plans are chosen to simplify setups and achieve desired geometric accuracy. Meanwhile, proper machining tolerances are required to be reassigned to satisfy design requirements. However, existing methods to transfer geometric tolerances directly and accurately are still missing due to incompatible mathematical models of tolerances. Also, the affection of material conditions on datum and partial constraint situations have not been deeply considered yet. Since cylindrical features are often used as datum features, this paper describes the use of tolerance maps (T-Maps) (patent no. 6963824) and manufacturing maps (M-maps) to establish analytical relationship among all relevant design and machining tolerances for transfer of cylindrical datum. Firstly, a parametric model of datum transfer is proposed to describe factors involving the process. Next, based on spatial and geometric parameters, as well as tolerances information, variation analysis among features is implemented to formulate transformed T-Maps, sum of which constructs M-Map. Then, distinct bounding boxes of cross-sections in M-Map are extracted through computing vertex coordinates of their boundaries due to complete and partial constraint scenarios. Thereafter, by virtue of bounding boxes, relationship among design and machining tolerances are obtained through fitting M-Maps into T-Maps. Finally, an example is introduced to verify feasibility of the proposed model and method.     

基于变动几何的机床夹具误差预测

将变动几何约束网络应用于夹具误差预测.提出一种针对夹具的变动几何约束网络的建立方法;给出公差向变动几何旋量矩阵的映射关系,以及旋量参数约束式,依据约束式采用极值法计算夹具误差.最后用实例验证方法的有效性.     

多工位装配序列粒子群优化算法

针对传统单工位装配序列求解上的不足,将粒子群算法应用于多工位多目标装配序列优化的求解,提出一种面向复杂多工位产品的装配序列优化方法。采用优先序列图(Assembly precedence graph,APG)来描述零件间的优先约束关系,构建优先关系矩阵、装配干涉矩阵、工位能力表和装配信息表,描述装配部件干涉及工位之间的关系;给出粒子群算法编码体系和装配关系算法模型表达方法;综合考虑装配操作成本、装配工具更换成本和装配夹装变更成本和运输成本的影响,提出有工程意义的适应度函数的表达式;根据APG生成随机的可行初始装配序列,并利用粒子群算法(Particle swarm algorithm,PSO)对装配序列和装配工位进行优化。以飞机起落架装配序列规划实例验证多工位粒子群装配序列优化算法有效性。     

拖拉机制动系总成虚拟装配设计的研究

基于Pro/E系统环境,通过对拖拉机制动系总成进行虚拟装配设计,介绍了在Pro/E中建立常用零件及标准件的方法.完成了制动系统所有零部件的装配设计,同时进行了运动机构.建立了制动系统装配体的爆炸视图,直观地表达了装配的顺序.进行了运动仿真,分析了运动的过程及零件之间的相互联系,进行了干涉分析.制作了模拟动画,直观地展示了制动系统的工作过程.     

几何约束等价性及等价迭代研究

针对几何约束系统中不可构造的柔性复合顶点的求解问题,引入等价约束,分裂部分约束以打破柔性复合顶点的强耦合性,形成只包含简单顶点的求解序列。基于等价约束的性质和结构拓扑,研究了求解序列顶点存在与不存在实数解情况下,雅可比矩阵的求解方法,从而以少量分裂约束方程组对等价约束变量的等价迭代,或者柔性复合顶点的局部迭代,取代柔性复合顶点的整体数值迭代求解,降低迭代的维数,算法实现于几何约束求解引擎CBA(constraint broadcast automa-tion)中。     

An angular constraints solving approach for assembly modeling based on spherical geometry

In this paper, a novel approach for solving angular constraints based on spherical geometry is presented. This method can determine the orientation of a set of parts given the mating constraints between them with the decoupled property of the angular and distance constraints. The combination of angular constraints can be categorized into two cases: operable and un-operable. The former can be solved efficiently by introducing simple spherical surface reasoning. The latter is solved by employing spherical surface four-linkage mechanism. In this way, the rotation transformation matrix of the dependent rigid body is worked out. This new method has the advantages over numerical approach and symbolic approach of clear geometric solubility, geometric operability, and avoiding simultaneously solving all the constraint equations in the model. Moreover, it is an easy and efficient way to determine whether there exist redundant constraints. The presented algorithm has been successfully implemented in our assembly prototype system, InteVue.     

3D geometric constraint solving using the method of kinematic analysis

In this paper, an approach based on kinematic method for solving 3D geometric assembly constraints is presented. The relative generalized coordinates and generalized recursive formulations used in kinematic analysis are utilized to reduce the size of constraint equations. Based on the cut-constraint method, this approach can be used to solve all kinds of configurations. In the case of an open-loop constraint system, the geometric constraints can be satisfied by sequentially determining the values of relative generalized coordinates. With respect to a closed-loop constraint system, the proposed approach converts it to a spanning tree structure by cutting constraints and introducing cut-constraint equations. Furthermore, a topological analysis method is also developed to obtain the spanning tree with the minimal number of cut-constraint equations, and the analytical Jacobian matrix of cut-constraint equations is derived to enhance computational efficiency. In the end, the proposed approach is demonstrated and validated using two examples of closed-loop geometric constraint system.     

三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析

基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素,并对其各支链的行程限制、各球铰副的转角限制和各支链间的尺寸干涉限制等影响因素进行了解析化分析。最后,基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置正解模型,设计了该并联机构回转工作空间的求解算法。该算法避免了数值方法及几何方法的复杂性和不确定性,实现了回转工作空间的直观性表达。