面向重用的三维CAD模型检索算法

针对现有CAD领域的检索算法对模型的局部细节特征描述不足的现状,提出了一种基于最大公共子图的三维CAD模型检索算法,通过提取CAD模型的B-Rep信息,将模型用属性邻接图来表示.根据如果2个CAD模型存在相似的特征或局部结构,CAD模型所对应的属性邻接图应存在公共子图的原理,通过检测属性邻接图中的公共子图,得到了2个与CAD相似的局部细节特征,并利用这2个相似的局部细节特征对CAD模型进行了相似性评价.实验表明,该方法能够实现三维CAD模型检索,且检索的效率能够满足工程检索的要求,因此可以实现CAD模型设计和制造知识的重用.     

采用特征识别技术的MBD模型自动语义标注方法

为了解决设计重用过程中基于模型的产品数字化定义(MBD)模型的问题,采用特征识别技术,对MBD模型自动添加语义标注,从而提高关键字检索的准确性.首先,对MBD模型的构成原理与模型要素进行分析,并在融合关键信息的基础上建立零件模型的属性面邻接图(AAG),根据零件模型上加工特征,将特征划分为螺钉头部特征、螺钉功能特征和材料特征.其次,通过顶点属性结合邻接矩阵重构图的顶点序列,动态编码结合距离匹配,求出最大公共子图,得出MBD模型之间的相似度.最后,利用聚类法实现对MBD模型的自动语义标注.实验结果表明:文中方法可以实现MBD模型的自动语义标注,很大程度上提高语义标注的自动化程度.     

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。     

一种属性图同构的三维CAD模型局部匹配算法

由于三维模型整体检索算法无法实现局部结构的匹配,因此提出一种基于B-Rep模型属性邻接图的局部匹配算法,通过提取模型的B-Rep信息,将局部结构和CAD模型分别用属性邻接图表示.根据面和边的属性,先在CAD模型中查找与局部结构属性相同的边,再对这些边进行组合,将局部结构从CAD模型中分离出来.通过比较欲检索的局部结构和从CAD模型中分离出的局部结构的邻接矩阵是否相等,可以判断CAD模型中是否含有该局部结构.实验表明,该算法实现了CAD模型局部结构的匹配,检索效率能够满足工程检索的要求.     

三维工艺装配指令在生产现场的应用

为实现飞机装配的全三维化,提出生产现场中三维工艺装配指令的实现方法.将三维工艺装配指令中零件三维模型与零件列表相关联,利用文字与仿真动画相结合的技术,实现生产现场装配指令的三维化.实践表明该三维工艺装配指令能更好地表达其所包含的工艺信息,有利于指导现场装配,提高飞机装配效率.     

面向并行工程的产品装配模型

针对并行工程的需求,提出广义键概念,广义键ＧＬ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｌｉｎｋ）是描述两个装配零件之间的所有装配关系的信息集,基于广义键建立了面向并行工程的产品装配模型,并给出了产品装配模型的数据结构,提出采用多重装配连接图表示零件之间的多重装配关系,基于广义键建立的产品装配模型可表示两个零件之间复杂的多重装配关系,为产品可装配性评价和装配工艺过程设计提供了丰富的产品装配信息,为实现ＣＡＤ／ＤＦＡ的信息集成打下良好的基础,该装配模型可支持并行工程。     

智能装配工艺规划中的层次化装配语义模型

通过对传统CAD系统装配设计方法进行系统分析,提出一种基于虚拟装配的多层次装配语义模型,并在此基础上重点分析了装配语义信息的分析提取过程,其中包括空间位置关系、配合特征、装配特征、装配工程关系的提取.并根据此模型基于Prot g本体工具进行建模,导入三维虚拟装配工艺规划(3D Virtual Assembly Process Planning,3DVAPP)系统中进行验证,实现了装配工艺规划中的智能零件识别等应用,为智能虚拟装配提供了理论与实践基础.     

装配体中的联接关系及子装配生成方法的研究

利用图论研究了装配体中的联接关系和子装配的特性,提出了装配体中存在的2种子装配并作了定义.根据装配结构的邻接矩阵和干涉矩阵及子装配的定义,利用图论知识提出了子装配的生成方法,给出了算法流程,并通过装配结构实例验证了方法的正确性和可行性.该方法所用的邻接矩阵和干涉矩阵可通过产品的CAD模型自动获取,因此利用该方法可在CAD平台上自动生成装配体中的子装配,从而提高了子装配生成的准确性和效率.     

大型壳体类零件虚拟装配系统的开发

分析了航空航天领域大型壳体类零件的结构特点和装配要求,提出将零件看作自由曲面、通过虚拟装配仿真指导实际装配的方法,并进行了虚拟装配中的模型重构和装配仿真等.开发了基于CATIA软件的大型壳体类零件虚拟装配系统,并通过工程实例对系统的可行性进行了验证.结果表明:该系统能够根据零件检测数据重构零件模型,对零件重构模型进行装配过程仿真,并对装配体进行间隙分析,将分析结果以色图的形式进行显示及以数字的形式进行输出,为实际装配提供数据指导.     

基于零部件编码和Hausdorff距离的装配体检索技术研究

装配体检索技术是提高装配体模型复用、提升工业生产力的重要一环。为加快检索速率,提出了新的零部件编码技术和Hausdorff距离的装配体相似度检索模型。首先对装配体零部件属性进行编码,将装配体模型化为数字集合;然后利用改进的Hausdorff距离计算装配体间的距离,以距离远近定义相似度的高低;最后利用实例验证了方法的正确性和有效性。     

装配过程稳定性分析

建立了面向装配过程稳定性分析的装配模型。从装配操作的稳定性和子装配体稳定位姿两方面分析装配过程的稳定性．基于支撑矩阵和增强邻接矩阵构建拆卸操作稳定判别算法来反推装配操作的稳定性．基于软联接图，通过计算子装配体内部自由度的方法来求解子装配体稳定的装配位姿．该方法被用于虚拟装配／拆卸过程中，开发了虚拟环境下的装配／拆卸原型系统，以支持拟实的装配／拆卸规划．     

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.      

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’.     

串行装配环境下最优装配序列的求解

为了使得基于装配与或图的装配序列寻优方法支持串行装配环境下的最优装配序列的求解,设计了从装配树列举装配序列的递归算法,并讨论了装配序列的评价问题.首先给出了串行装配环境下最优装配序列的求解思路,接着将装配树转换成表示装配任务优先关系的有向图,进而从有向图列举出所有可行的装配序列,最后讨论串行装配环境下装配序列的评价问题.文中给出的实例说明本文方法的可行性,本文的实验结果说明本文方法的可接受性.     

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.     

基于边收缩的最优装配序列求解方法

为确保最优装配序列的求解,本文提出一种新的最优装配序列求解方法.首先扩展装配有向图结点的信息为一个边被收缩图,在此基础上给出扩展的装配有向图的概念,接着通过连续的边收缩生成扩展的装配有向图.为了便于装配序列评价,又给出了装配任务有向图的概念,并将扩展的装配有向图转换成装配任务有向图,最后采用动态规划算法在装配任务有向图中搜索从初始任务到终止任务的最短路径以求解最优装配序列.     

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.      

虚拟装配环境中的人机交互技术研究

为了解决虚拟装配系统中的人机交互问题,结合虚拟装配环境,给出了数据手套和三维跟踪器的驱动类,阐述了数据手套和三维跟踪器的原始数据获取方法和处理策略.提出了综合使用数据手套和三维跟踪器数据进行手势识别与命令映射的方法;采用非模态的动态透明菜单和对话框作为数据手套和跟踪器的补充方式进行人机交互;讨论了通过虚拟手操作零部件模型的虚拟装配过程.通过开发基于三通道投影的虚拟装配环境,对数据手套、三维跟踪器以及头盔显示器等应用进行了实例验证,验证结果表明上述方法有效可行.     

多特征混合的流形排序及其在三维模型草图检索中的应用

为了解决现有基于流形排序的三维模型的草图检索方法特征提取过程中特征描述不准确,且需要对检索草图进行人工标注的问题,本文提出了一种基于改进特征描述符和深度学习的方法用于三维模型草图检索。该方法首先综合考虑了整体形状及局部细节对检索性能的影响,提出用于描述草图和三维模型投影视图的多特征视觉描述符。然后利用深度学习的方法实现草图语义标注。最后在包含7200幅草图和1258个三维模型的公开数据集上进行了实验验证。结果表明：本文方法不仅降低了人为标注所带来的干扰,而且显著提高了三维模型检索的准确率。研究结果将为三维影视动画的自动化检索及编辑重用等相关应用提供设计思路与技术支撑。