虚拟装配中的零部件物理属性建模与仿真技术

虚拟装配的拟实性是影响该技术能否得到广泛应用的主要因素之一.基于物理属性的虚拟装配技术通过对物体的物理属性进行仿真和模拟,使得虚拟环境中的装配过程更接近于实际的装配过程.方法首先对基于物理属性的计算机仿真技术国内外研究现状进行了综述,在此基础上提出了基于物理属性的虚拟装配过程研究模型,给出了虚拟环境下零部件物理属性建模方法,并对虚拟环境中基于物理属性的装配过程仿真技术进行了阐述,最后结合实例对相关技术进行了初步验证.     

虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台

为解决虚拟装配存在人机交互度、行为仿真与用户设计效果不佳等问题。以大型拖拉机变速箱为对象,研究了多碰撞体的齿轮动力学运动与行为仿真方法,提出了基于轴和面约束的多零件模型在虚拟环境中的定位方法,开发了人机交互式的虚拟环境,每帧消耗的时间约为10 ms,实现了复杂变速运动行为及其仿真。同时虚拟装配模块里配置了AR接口,可通过手式进行主动式智能虚拟装配。试验表明,系统能按照用户需求进行主动式的虚拟装配、干涉检测、学习装配知识、方案设计、提示装配错误等,为复杂变速箱的虚拟制造与装配提供了仿真平台,平台具有可扩展性。     

基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现

快速的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性和增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟装配环境的复杂性、实时性和精确性又对碰撞检测提出了更高的要求。文中对基于虚拟装配的碰撞检测问题进行了描述,提出了面向虚拟装配的分层精确碰撞检测算法,并对该算法中的面片层碰撞检测算法和精确层检测算法进行了论述,应用结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性要求,为虚拟环境下的装配工艺规划奠定了基础。     

面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究

在对虚拟装配中的装配路径规划基本流程进行分析的基础上,指出了虚拟环境下进行装配路径规划的关键技术,并提出了基于有效采样点的装配路径优化方法,虚拟环境下基于几何约束的零件三维空间运动方法,集几何约束自动识别、交互式约束定义和位置约束为一体的混合模式的零部件精确定位方法。相关算法在自主开发的虚拟装配工艺规划软件VAPP中得到实施,并应用到航天产品的装配工艺设计中。     

装备平行仿真技术的基础理论问题

平行仿真技术是近年来系统建模与仿真领域的新兴仿真技术,已经成为研究前沿。从战场指挥决策领域、装备任务规划领域和装备维修保障领域对仿真技术的新需求出发,归纳了以往仿真技术面临的突出问题,即领域模型固定,不具备自适应演化能力。提出了装备平行仿真技术的概念,并指出其应具备的特点,系统梳理了装备平行仿真技术的理论缘起和相关技术研究现状,并对主要相关技术进行了对比分析。在装备维修保障领域中,侧重讨论了面向装备剩余寿命预测的平行仿真技术,分析了模型定位问题和技术框架,探讨了主要建模技术,包括装备退化状态在线感知、装备退化状态空间模型构建、装备退化状态空间模型演化,为下一步开发面向装备剩余寿命预测的平行仿真原型系统提供了技术思路。     

基于改进型随机Petri网的维修保障方案评估方法

一体化联合作战对诸军兵种装备系统及其维修保障体系提出了更高的要求,急需对装备维修保障体系运行规律进行建模与仿真分析,提高装备完好率和任务成功率.分析了Molloy形式的随机Petri网及其扩展模型在装备使用与维修过程建模与仿真分析中的不足,据此提出了全局时间的实现方法,改变了抑制孤的功能,选择了适当的变迁规则,提出了基于改进型随机Petri网的装备维修保障过程建模方法,开发了基于MATLAB的分析软件,针对某型导弹装备使用维修过程进行建模与分析,实现了保障方案的评估与优化.     

装备维修保障仿真中装备毁伤分析模型研究

装备毁伤分析模型利用装备战损规律数据,对作战仿真产生的作战单元战损信息进行分析,得到单装备的空间位置和部件毁伤信息,为装备维修保障过程仿真提供基础数据。介绍了装备毁伤分析模型的基本组成,提出了基于装备战损规律数据的毁伤模式概念,对装备毁伤分析主要模型进行了描述,分析了蒙特卡洛方法在装备毁伤分析模型中的应用。     

云边端架构的装备精确维修平行仿真系统

针对装备精确维修需求,在前期装备平行仿真相关研究成果基础上,优化完善了装备剩余寿命预测平行仿真算法,提出并设计了“云–边–端”架构的装备精确维修平行仿真系统。该系统在装备现场采集装备状态数据,边缘设备进行预处理,进而在云端由与实装平行运行的仿真模型,动态预测装备剩余寿命,并将预测结果应用于装备维修方案的制定与推演,为装备精确维修提供支撑。     

装甲装备维修保障资源优化仿真研究

针对装甲装备维修保障资源配置数量优化测算问题,分析了装甲装备维修保障过程,基于离散系统建模理论,构建了装甲装备维修保障过程概念模型和数学模型;应用Anylogic仿真软件,建立了基于网络离散事件的装甲装备维修保障过程仿真模型,经过仿真运算,得到装甲装备维修保障任务满足度、资源利用率、平均在修时间等参数指标,进行了基于指标权重的维修保障资源评价,得到在不同条件下维修保障资源配置数的最优值,为装备维修保障资源优化研究提供一种新途径。     

虚拟装备仿真训练系统中的一种行为建模方法

首先分析了虚拟现实系统的自主性特点,要使得虚拟环境中物体具备自主性需要建立相应物体的其物理行为模型,对其物理行为进行仿真,从而确定虚拟环境中物体的状态。在构建特定的VR系统时,人作为参与者必须按照一定的规则和虚拟环境中的物体进行交互,尤其在虚拟装备仿真训练系统中,建立相应的操作行为模型以确定环境中物体行为和反应。本文提出了一种基于规则的行为建模方法,已成功应用于某大型武器装备虚拟仿真训练系统,提高了系统的沉浸感和交互性。     

特种装备操作训练虚拟仿真器设计

特种装备的维护要求定期进行拆装检查，完成这一任务要求良好的心理素质和熟练的技巧。为此本文研究了特种装备操作训练虚拟仿真器(VRTOS-MAD)的设计方法。文中给出了系统控制流图和数据流图，研究了系统实现的关键技术，包括基于装配关系约束的几何建模和基于工具语义约束的运动模型管理，基于环境语义约束的虚拟环境管理器设计，基于数据手套的操作力反馈的实现方法。     

可重构装配线多agent系统中的本体研究

提供多agent制造平台agent之间通讯所需的机器可理解的通讯内容语言，是构建多agent制造平台的重要内容。分析与总结出可重构装配线多agent平台对其本体模型存在提供装配制造知识及支持重构过程两方面需求，并因此将本体模型划分为通用本体与重构本体两部分．以某汽车变速器可重构装配生产线为背景，研究该环境下的具体本体建模技术。在设计了描述装配线制造知识与制造机理的通用本体基础上，通过分析可重构装配线多agent平台的重构机理，定义了由具有装配行为特征的重构动作原语组成的重构本体．构建的本体模型已应用于重构装配线多agent平台的开发。     

设备故障评估新指标及基于ARMA的预测系统

设备故障停机时间受生产调度的影响较大,不能真实反映设备的自身性能,且具有很强的随机性和波动性,不适于直接用来进行自回归移动平均(auto-regressive moving average,ARMA)建模.针对此问题,提出一种设备故障评估指标--设备不可用度,将设备故障停机时间转换为设备不可用度,通过异常点替代和数据平...     

从网络科学视角探索企业合作网络

基于网络科学的观点和方法,建立了企业合作网络模型,考察了企业合作网络,通过数值仿真计算了该网络的特性,与实例相比较,研究结果能够反映出在不同属性下的企业的不同排名状况.这说明该模型可以作为企业之间的合作伙伴选择的一种方法,可以在虚拟企业网络相应建模中予以应用.     

战术级医疗救治装备运用效能建模仿真研究

针对目前我军战术级医疗救治装备运用效能研究缺乏有效的建模仿真手段,通过伤员模型、装备模型、评价模型构建起装备运用效能建模仿真研究框架。基于Anylogic 8.7.0建模仿真平台中的多Agent方法,模拟了伤员产生及其在医疗救治装备间的流转过程。以某次战术级卫勤演习为背景,对其医疗救治装备整体保障能力进行了科学量化评估,发现了制约系统整体运用效能的关键装备类型,验证了建模仿真方法的有效性和价值性,为后续医疗救治装备编配优化和辅助卫勤指挥决策提供了方法支撑。     

基于时间Petri网的装备体系可靠性建模与仿真

针对装备体系规模大、层次多、成员彼此分离、不断演化的特点,以及体系可靠性预计与分配困难的问题,在充分研究体系内涵的基础上,结合美国国防部体系结构框架（Department of Defense Architecture Framework, DoDAF）和流程分析研究方法,提出了一种基于时间Petri网流程分析的装备体系可靠性建模与分析方法,详细分析了体系结构和使用流程的建模过程,构建了装备体系的可靠性计算模型。以某机场航空保障体系为例,说明了基于流程的体系可靠性建模分析的详细过程,通过ExSpect（Executable Specification Tool）仿真软件,得出了装备体系流程的执行时间和可靠度仿真结果。     

武器装备体系模型构建方法

武器装备体系的分析、设计和评价是武器装备发展论证的重要内容之一,而武器装备体系模型的构建是搞好武器装备体系采办的关键环节。以往武器装备体系模型的构建通常是采用自顶向下的还原论方法。从系统科学的角度着眼,指出了传统方法存在的缺陷与局限性,分析了武器装备体系固有的复杂性、非线性性的特性,并运用美国Arizona大学Zeigler教授创建的系统建模与仿真理论,对武器装备体系构建的原子模型和各类耦合模型的建模方法进行了研究。最后,以高炮武器系统模型的构建为例,给出了高炮武器系统的耦合模型。     

装备综合试验与评价的技术需求及体系结构分析

结合相关领域的研究进展,以装备全系统综合、装备全寿命周期综合及建模与仿真综合需求为出发点,提出了装备综合试验与评价技术体系结构视图,对视图中的6类关键技术需求进行了分析。重点分析了装备试验资源与试验任务对象建模技术,提出了基于统一建模语言（unified modeling language, UML）的装备试验资源和试验任务对象建模方法,并对试验资源与试验任务发布/订购机制进行了探讨,给出了发布/订购流程。     

汽车交互虚拟装配中的工具与设备操作仿真

工具和设备是交互虚拟装配仿真的重要组成部分,在用于辅助装配工艺规划时尤为重要。由于装配工具和设备在结构和操作功能上复杂多样,在交互式虚拟装配仿真中工具和设备的操作仿真一直是个热点问题。在对汽车装配中的交互操作进行分析的基础上,首先对虚拟装配工具和设备的功能需求进行定义;建立虚拟装配工具与设备的统一模型,该模型能用于表达各类装配工具和设备的结构、功能和操作方式;随后研究并解决了手动、半自动、自动工具的一般操作流程和关键操作方法;最后将所建立的模型和相关方法应用于某型汽车的总装工位交互操作仿真中。结果表明：虚拟装配工具与设备模型及操作方法能够支持交互式虚拟装配操作仿真中的三类典型装配工具表达与操作。

Abstract：

Tools and equipments play an important role in the simulation of virtual assembly,especially in the assembly process simulation and plan.Because of variety in function and complexity in structure and manipulation,the simulation of tools and equipments remains to be a challenge for interactive assembly operation.Based on analysis of details and characteristics of interactive operations for automobile assembly,the functional requirement for tools and equipments of automobile assembly was given.Then,a unified modeling method for information expression and function realization of general tools and equipments was represented,and the handling methods of manual,semi-automatic,automatic tools and equipments were discussed.Finally,the application in assembly simulation of rear suspension and front suspension of an automobile was given.The result shows that the modeling and handling methods are applicable in the interactive simulation of various tools and equipments,and can also be used for supporting assembly process planning in virtual environment.