基于多色集合理论的产品装配规划建模与算法研究

采用多色集合理论建立了一种用数组元素表示的装配关系模型,它包括表示定位关系的定位基准模型和表示装配通道关系的可能位移模型.通过定位基准方程组和可能位移方程组给出了这种装配关系模型的数学表达形式,并提出了它们的求取算法,从而将装配过程中的定位关系和装配通道关系这2种约束关系用简单的逻辑方程式表示出来,方便了计算机的编程.同时,提出的各级装配单元的生成算法和在装配单元基础上建立递阶结构图的算法,为用计算机编程实现装配序列的自动生成提供了基础.与传统的装配规划模型相比较,用多色集合理论进行装配规划建模,便于描述装配过程中的约束关系,具有形式化水平高、避免“组合爆炸”和易于编程等优点.     

装配规划中装配体的表达及子装配的识别

讨论了装配体中的联接类型,把装配体中零件之间的联接关系分为接触联接关系和紧固联接关系,并利用图论知识对装配体的表达作了研究。基于装配结构信息的矩阵表达,提出了能够判别子装配的理论方法,该方法易于实现并能节约大量计算机资源。在装配规划中,应用该方法可有效地产生子装配,从而能克服组合爆炸及简化装配序列的产生。     

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。     

基于多色色集合的产品装配序列仿真

叙述了基于多色集合的产品装配序列仿真的基本概念，给出了在产品装配多色集合PS（Polychromatic Sets）中表示元素存在条件的公式，并对该条件进行了解释和说明，提出了基于多色集合的产品装配序列的确定方法，实例表明，多色集合是一种新的信息处理工具，该信息处理工具在问题的形式化研究方面前进了一步，具有高度的概括性，因此，以多色集合的数字抽象方法分析装配序列，可使装配序列的生成更具科学性。     

基于Tabu搜索与遗传算法研究拆卸序列优化

针对废弃装配体的拆卸序列优化,提出建立描述装配体结构的干涉一自由矩阵以及“拆卸楔”的概念和算法,据此计算各个零件从装配体上可以拆卸下来的方向和次序．鉴于遗传计算过程中,其邻域往往过早地收敛于局部优化点上,于是将Tabu搜索组合到遗传算法之中．实例验证表明,用这种组合优化方法解决装配体拆卸序列优化问题,所生成的可行拆卸序列在适应度函数值、数量、分布范围等方面均优于单纯的由遗传算法生成的结果．     

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．     

基于产品计算机辅助设计模型的装配序列自动规划

用图论方法研究了装配体中零件的干涉信息和关联信息，利用CATIA(Computer Aided Tharee-Di-mensional Interactive Application)软件平台提供的接口及产品的CAD(Computer Aided Design)模型，建立了自动获取装配序列规划所需关联信息和干涉信息的方法，并用Vistial Basic开发了相应的程序。该程序充分利用CATIA平台上已建立的产品数字样机及检测工具，完成装配干涉的自动检验，从而自动生成了产品的装配序列。实践表明，应用该方法可以大幅度减少或简化装配序列规划所需的大量人工处理，从而提高了装配规划的效率。     

基于被连接件层次网络图的产品拆卸序列研究

本文提出基于CAD软件三维模型的装配层次关系而建立的被连接件层次网络图模型,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.     

一种复合算法的装配序列规划方法

针对复杂产品装配规划的组合爆炸和盲目搜索难题,提出一种复合算法解决装配序列规划问题的方法。复合算法首先采取多色集合形式化推理获取足够数量的可行装配序列,并将可行装配序列作为遗传算法的初始种群;然后,通过遗传算法和蚁群算法将人的模糊知识融入规划过程中求精确解;最后,通过实例验证了复合算法的可行性。     

面向虚拟装配公差建模方法的研究

阐述了虚拟装配系统中公差建模的基本方法,建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型,利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息,利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。     

基于规则推理的自动船体装配工艺生成方法

针对船体装配以经验为主的现状,根据船体零部件装配关系的特点,利用扩展的“赋权有向连接图”和边列表的方法表达船体装配模型和装配序列.分析了船体零件的形状和装配特征,归纳常用零件的装配元素和装配零件,并以规则推理方式实现装配工艺的自动生成,开发计算机辅助自动船体装配工艺原型系统.以一个典型船体分段的装配过程为例进行实验表明,利用该方法可有效提高船体装配效率和质量.     

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’.     

基于遗传算法的自动装配顺序规划

笔者对自动装配顺序规划问题建立一种改进的遗传算法（Genetic Algorithms)。建立了装配体各零件间的可行装配方向元组,用于判断无干涉装配序列;提出5种合适的遗传算子,并以装配方向的改变次数作为装配顺序的适应值;采用一种适应值修改方案来避免算法过早收敛。算例表明,本文建立的装配顺序规划的遗传算法,能快速自动产生出满意的装配顺序方案。     

环保压缩机装配机器人的运动学分析

简要介绍了用于环保压缩机装配过程的工业机器人,建立其运动学方程并作了详细的分析,经在装配机器 人轨迹规划中验证其运行准确可靠,有利于装配过程的运动控制。     

多色集合在加工系统建模与分析时的应用

提出了多色集合、合取多色集合和析取多色集合的基本概念及其数学表达式,合取多色集合和析取多色集合是2种常见的多色集合的压缩形式,它们能使具体系统的建模得到简化,给出了对象性质和多色集合元素的逻辑表示方法,这样多色集合既能方便描绘加工及其元素,又很容易用于计算机编程,最后,举例指出了多色集合工具能被用来建立自动设计系统的不同数学模型之间的接口,有利于对加工系统进行深入描绘,研究表明,多色集合不仅能描绘加工系统的元素和加工系统整体的性质,还能描绘元素的性质和系统整体性质间不同的关系和联系。     

集成化的装配顺序自动生成算法

指出提高产品装配顺序规划效率的关键是有效地减少规划时所考虑的零件数量·提出了将零件的工程语义信息引入到产品的装配顺序规划中,同时通过对装配体的干涉矩阵和连接矩阵的分析,对可能的子装配体进行识别,从而大大减少所规划的零件数量,弥补了一般算法的不足,且在装配顺序生成的同时对其进行优化和评价,并将结果返回到CAD系统中以指导对产品的再设计和修改     

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.     

基于优先规则筛选的装配序列规划方法

针对现有装配序列规划方法在多目标优化求解准确性和效率等方面存在的不足,提出了新的装配模型及序列优化算法.首先构造了结构紧凑、包含更多装配关系信息的接触-连接矩阵,以及能有效解决非正交方向装配问题的扩展干涉矩阵,研究了通过干涉检测自动提取矩阵信息的方法.从自动化和量化角度研究了影响装配效率的若干规则,提供定制各规则及其优先顺序的柔性.提出了根据以上信息逐级筛选最优解,以构造最优序列的优化算法.最后以UG为平台开发了原型系统,以阀门为例,验证了本方法的可行性、高效性及其良好的可视化仿真效果.