基于稳定性优化的三维装配补全方法

三维装配补全是一项重要的交互式装配任务，对于一个半成品装配体，机器人需要明确其缺失部件，从候选部件中挑选正确部件，计算准确的拼装位姿，最后将半成品补全.稳定性是椅子、桌子等实际装配体设计的首要原则，也是三维装配补全的重要目标，现有的装配补全工作多根据部件的几何关系来优化装配补全过程，没有考虑补全后装配体的稳定性，导致补全结果的正确率不高，难以满足机器人实际装配的需求.针对上述问题，提出一种基于稳定性优化的三维装配补全方法（Finishing the Incomplete 3D Assembly with Transformer,StableFiT），定义了一种装配体稳定性验证方法 .基于NVIDIA Isaac Sim仿真平台训练了一个装配体稳定性判别器，并基于稳定性判别器提供的稳定性反馈，优化了三维装配体的补全.在PartNet数据集上开展实验验证，结果表明StableFiT能够有效提升补全的装配体的正确性和稳定性.     

基于割集的拆卸序列生成方法

拆卸序列是拆卸研究的重要内容,文章首先建立了产品的装配模型,然后提出采用基于割集的方法来生成产品的拆卸序列。其中,子装配体的拆卸可行性可以利用三维软件UG的二次开发来判断,从而提高了判断的准确性,减少了拆卸序列的数目。最后以圆珠笔为例进行验证,表明该方法的正确性和有效性。     

大型筒体-尾喷管位姿建模与精确装配方法

针对大型筒体-尾喷管对接装配的现场特点及安全性要求，为提高其装配精度及效率，提出一种基于关键位姿矢量及LD－PSD多参量在线检测反馈的精确装配新方法.利用跟踪仪获取标定块上标记点的实际坐标，依据其理论坐标和实测坐标的偏差建立最小二乘矩阵模型， 利用SVD法实现测量坐标系与全局坐标系空间配准.跟踪仪获取喷管、筒体关键点坐标，利用最小二乘及霍夫变换建立喷管、筒体当前位姿模型.研制六自由度装配设备，基于位姿矢量反解喷管位姿调整参量，完成姿态预调整.启动LD－PSD在线反馈系统，规划微调整路径，对喷管位姿多次纠偏以满足给定装配精度要求.在某动力厂的试验表明:装配过程平稳、高效，实现了筒体-尾喷管的精准对接.     

大型飞机机身壁板装配位姿调整系统的运动规划

为了解决大型飞机机身壁板数字化装配中的调姿与对接问题,设计了一种面向大型飞机机身部装的数字化柔性工装试验样机,提出了一种基于精密三坐标定位器四点支撑的大型飞机机身壁板的装配位姿调整方法.该方法不仅适合于调姿路径不确定的情况,而且还将装配位姿调整过程分解为位置与姿态2个调整阶段,从而降低了多轴协调控制的难度.由于装配件的位移、速度、加速度轨迹的理论计算与物理实验结果均是光滑连续的,而且满足各边界约束条件,因此该调姿系统及其运动规划方法可满足机身壁板装配调姿的精度、效率和稳定性要求,为装配件调姿运动的高效精确控制奠定了基础.     

装配顺序规划中的子装配体稳定性

介绍了子装配体内部运动自由度的概念及计算方法，给出了基于内部运动自由度的子装配体稳定性判别条件，且具有一定的通用性。经稳定性判别后可以大大缩小装配顺序规划中的方案数，可用于装配方案的选择及降低装配成本。     

面向虚拟装配操作的交与辅助技术

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,本文提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行三种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导。最后通过一个典型装配结构的实例给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性。该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中。     

面向虚拟装配操作的交互辅助技术研究

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,本文提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行三种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导。最后通过一个典型装配结构的实例给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性。该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中。     

面向虚拟装配操作的交互辅助技术

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,文中提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行3种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导.最后通过一个典型装配结构的实例,给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性.该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中.     

南宋后期部授书院山长制度考略

为解决工业结构中大型法兰对接装配存在的低精度、低效率等问题,提出一种基于姿态矢量及LD-PSD在线反馈的对装方法.首先,以关节臂测量机获取标定块测量点的实际坐标值,与理论坐标值对比形成拟合误差矩阵,以该矩阵2范数最小为优化目标,利用奇异值分解法（SVD）建立全局坐标系与测量坐标系映射关系,并获取全局坐标系下待装配件若干点空间坐标,结合最小二乘法及随机霍夫变换（RHT）建立待装配体当前位姿数学模型.设计六自由度位姿调整装置,以静法兰为目标位姿,依据关键姿态矢量信息解算动法兰位姿调整参量,实现位姿预调整. LD-PSD在线反馈系统检测并反馈装配质量评价指标,规划微转动及微平动路径,对静法兰位姿多次纠偏以满足对接装配精度.试验结果表明：装配过程高效,装配精度高,能够实现法兰连接结构的精确对装.设计的LD-PSD在线反馈系统可实现位姿的调整、检测、反馈再调整的闭环装配操作.     

基于位姿在线反馈调整的大型法兰对装

为解决工业结构中大型法兰对接装配存在的低精度、低效率等问题,提出一种基于姿态矢量及LD-PSD在线反馈的对装方法.首先,以关节臂测量机获取标定块测量点的实际坐标值,与理论坐标值对比形成拟合误差矩阵,以该矩阵2范数最小为优化目标,利用奇异值分解法(SVD)建立全局坐标系与测量坐标系映射关系,并获取全局坐标系下待装配件若干点空间坐标,结合最小二乘法及随机霍夫变换(RHT)建立待装配体当前位姿数学模型.设计六自由度位姿调整装置,以静法兰为目标位姿,依据关键姿态矢量信息解算动法兰位姿调整参量,实现位姿预调整.LD-PSD在线反馈系统检测并反馈装配质量评价指标,规划微转动及微平动路径,对静法兰位姿多次纠偏以满足对接装配精度.试验结果表明:装配过程高效,装配精度高,能够实现法兰连接结构的精确对装.设计的LD-PSD在线反馈系统可实现位姿的调整、检测、反馈再调整的闭环装配操作.     

基于配合约束图的拆卸建模

分析了虚拟装配和虚拟拆卸的关系,基于装配资源工程语义信息的配合约束图,给出了产品由装配序列规划到拆卸序列规划的转换关系。在此基础上得出拆卸模型的层次图,提出了层次图的基本组成,并给出层次图的邻接距阵,得出虚拟样机的拆卸模型,并应用于虚拟样机液压缸。     

基于装配语义的航天产品虚拟装配过程仿真方法

针对虚拟装配仿真过程中大量人机交互操作带来的效率低的问题,提出一种基于装配语义的虚拟装配过程仿真方法.通过分析航天复杂产品装配工艺,提取出4类典型装配操作并进行装配特征的参数化表达;通过匹配装配语义的装配特征基本信息和几何图元信息,实现了从语义层到特征层、几何层的装配语义层次化解析;从装配特征中解算出装配对象间的约束关系后,根据装配约束关系给定的运动方向和顺序,生成相应的位姿变化矩阵,驱动执行对象完成装配过程仿真.基于Delmia设计并开发了原型系统,以某卫星导航仪的装配过程仿真为例,对上述方法进行了验证.      

三维装配工艺模型的数字化建模方法

为实现基于三维模型的装配工艺设计,研究了三维装配工艺模型的数字化建模方法. 根据装配工艺设计过程的特点,将三维装配工艺设计过程分为粗装配工艺设计阶段和精装配工艺设计阶段. 针对不同的工艺设计阶段,为三维装配工艺模型提出了3种阶段工艺模型,分别为拆卸工艺模型、粗装配工艺模型及精装配工艺模型,建立了不同阶段模型及辅助工艺信息的表达方法和模型信息间的映射机制,详细阐述了3种阶段工艺模型的建模过程. 基于上述建模方法,开发了基于三维模型的装配工艺设计系统,以一个发动机模型验证了文中提出的建模方法的正确性.      

虚拟环境中面向操作工艺规划的装配建模

交互虚拟装配技术已经广泛应用于产品设计和制造过程,然而由于虚拟装配操作和实际操作在时间和空间上不一致,目前的交互虚拟装配技术仍然难以直接支持装配工位上的操作工艺规划。为此提出了一种基于交互装配操作仿真的操作工艺规划方案,该方案建立包含全部装配要素的装配操作模型,基于该模型,通过交互装配操作仿真获取初始操作序列,再基于标准操作动作要素数据库将该操作序列变换成真实操作动作序列。重点研究支持操作动作序列获取的装配活动模型,以及操作仿真过程的模型求解问题。最后以一个发动机装配实例验证了上述方案和装配操作模型。     

虚拟装配工艺规划及示教系统的研究

描述了基于虚拟现实的装配工艺规划及示教系统的体系结构.采用信息分解法实现了CAD系统与虚拟现实系统之间的数据转换;研究了虚拟环境下装配约束的动态识别与管理问题,实现了基于约束的装配仿真;建立了装配操作任务模型,为交互式工艺规划与评价奠定基础.实际应用证明,该系统一方面可用来评价和优化装配工艺方案,另一方面可指导装配工人培训和示教.     

An Interactive Assembly Process Planner

This paper describes the implementation and performance of the virtual assembly support system (VASS), a new system that can provide designers and assembly process engineers with a simulation and visualization environment where they can evaluate the assemblability/disassemblability of products, and thereby use a computer to intuitively create assembly plans and interactively generate assembly process charts. Subassembly planning and assembly priority reasoning techniques were utilized to find heuristic information to improve the efficiency of assembly process planning. Tool planning was implemented to consider tool requirements in the product design stage. New methods were developed to reduce the computation amount involved in interference checking. As an important feature of the VASS, human interaction was integrated into the whole process of assembly process planning, extending the power of computer reasoning by including human expertise, resulting in better assembly plans and better designs.     

Assembly Sequence Planning for Mechanical Products

A method for assembly sequence planning is proposed in this paper. First, two methods for assembly sequence planning are compared, which are indirect method and direct method. Then, the limits of the previous assembly planning system are pointed out. On the basis of indirect method, an improved method for assembly sequence planning is put forward. This method is composed of four parts, which are assembly modeling for products, assembly sequence representing, assembly sequence planning, and evaluation and optimization. The assembly model is established by human machine interaction, and the assembly model contains components' information and the assembly relation among the components. The assembly sequence planning is based on the breaking up of the assembly model. And/or graph is used to represent assembly sequence set. Every component which satisfies the disassembly condition is recorded as a node of an and/or graph. After the disassembly sequence and/or graph is generated, heuristic algorithm - AO* algorithm is used to search the disassembly sequence and/or graph, and the optimum assembly sequence planning is realized. This method is proved to be effective in a prototype system which is a sub-project of a state 863/CIMS research project of China - ‘Concurrent Engineering’.     

基于混合循环算法的复杂装配体装配序列智能规划

针对单一算法无法实现复杂装配体装配序列智能规划以及缺乏深度人机交互而导致的改进效果不佳等问题,提出一种混合循环算法.该算法以遗传算法为主体,利用干涉矩阵和接触矩阵调整随机生成的装配序列,以装配方向及工具的统一性构建适应度函数;其次结合模拟退火算法,在迭代前加入退火操作,利用Metropolis准则接受交叉和变异后的个体序列;引入粒子群算法的跟踪极值思想,直接选择个体最优和群体最优序列与后代交叉;最后结合虚拟现实技术建立装配模拟平台,从装配稳定性及工具操作空间两个维度进一步优化序列.基于该方法以汽车后桥总成装配序列规划为例进行验证,表明所得装配序列符合实际生产,该方法切实有效.     

虚拟环境下人工拆卸的实现

从产品装配性分析的角度出发 ,提出了在虚拟环境下进行人工装配 (拆卸 )的方法 .借助数据手套、头盔装置等输入输出设备 ,在虚拟环境下操作者可以对装配体中的零件进行抓取、移动 ,并记录装配体拆卸顺序与各零件的拆卸路径 ,从而为产品的装配分析提供依据 .讨论了实现虚拟人工拆卸的若干关键技术 ,并用示例说明了该方法的有效性 .     

三维几何约束的序列二次规划求解

在利用特征造型系统建立产品等级装配模型的基础上，给出了装配工艺自动规划的算法．讨论了面向装配设计的两类方法，即基于零件装配特征和装配序列分析的评价方法．