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。

基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究

为了改善装配路径规划与仿真的真实化程度,提出了一种基于视点跟随的装配路径规划方法。分析了基于视点跟随的装配路径规划原理,该方法通过视点变换矩阵来调整视点相对于运动装配单元的位置,通过位姿矩阵来控制装配单元的运动,通过视图来对装配路径进行管理。采用一种基于投影法的多层次动态路径干涉检查算法来对装配路径的有效性进行验证。开发了一个装配工艺规划与仿真系统,并以某型号飞机右机翼为例对方法进行了验证,结果表明,该方法能够改善装配路径规划与仿真的可视化程度。

装配路径规划中基于动态坐标的A^＊搜索算法

在装配路径规划中 ,最常用的方法是A 搜索算法。通过两个实例说明在实体模型空间中 ,由于节点的扩展方向和运动方向不一致 ,导致A 算法失败和算法复杂性的增加。在总结传统的A 搜索算法的基础上 ,本文提出了动态坐标的A 搜索算法。通过变换坐标 ,使节点扩展方向和运动方向始终保持一致 ,从而解决了由于节点扩展方向和被规划物体运动方向不一致所导致的算法失败。最后给出了变换坐标的原则 ,证明了动态坐标的A 搜索算法的收敛性 。

基于VMap的装配路径规划研究与实现

装配路径规划是面向装配的设计 DFA(design for assembly)的一项关键技术 ,为 DFA中其它模块提供有效的支持 ,为实施并行工程提供有效的 DFA支持工具。本文提出一种基于 VMap(可视图 )法的装配路径求解方法。通过对配合特征和装配约束的分析以及静、动态干涉检查 ,判断并生成合理的装配路径。最后给出某机型垂尾装配实例 ,检验了该算法的合理性及可用性。

交互式拆卸引导装配路径规划方法研究

在分析研究虚拟装配中的装配路径生成办法的基础上,根据实际需要提出了以交互式拆卸引导的装配路径规划方法的装配路径规划优化算法。算法主要通过人机交互的方式,记录零部件在拆卸过程中不同状态下每一步关键点的位置姿态信息。根据装配过程是拆卸过程反演的原则,通过"拆卸引导"形成零部件的装配路径,经过多次人机交互调试最终实现装配的最优路径。该算法的目的是生成无碰撞、无干涉的优化装配路径,从而实现虚拟环境中零部件更快捷、有效地装配。

基于遗传算法的多目标虚拟装配路径规划

针对以往求解路径规划问题中以路径最短为目标的局限性以及随机选取初始路径的缺陷,引入合适的目标函数和遗传算子,提出了一种基于遗传算法的多目标虚拟装配路径规划方法,利用大范围初始化的方式产生具有代表性的初始群体,设计了具有启发作用、适合路径规划的遗传算子,能够同时得到不同特点的多条路径,优化了装配路径。

基于低维度平衡态采样的线缆装配路径规划

针对复杂产品中柔性线缆装配路径自动求解困难的问题,提出一种基于低维度平衡态采样的线缆装配路径自动求解方法。该方法首先建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理属性模型,通过引入"引导路径"对线缆类可变形体运动规划的高维度问题进行降维,在沿"引导路径"的低维度空间中,以线缆两端约束参数进行随机采样并构建路径图,并通过路径图中满足限定条件构型的搜索获得可行的线缆装配路径。最后,设计并开发了线缆装配路径自动求解原型系统,通过算例测试和实例验证了所提方法的可行性及效果。

基于遗传算法的装配路径规划

提出应用遗传算法进行装配路径规划的方法,装配路径在二维平面内进行优化,优化目标为在不与障碍物发生干涉的情况下零部件装配路径最短。通过MATLAB编程以实例说明该方法的有效性。

客车车架虚拟装配路径规划

以CATIA为平台,进行某商用客车车架的虚拟装配路径规划,并完成装配路径规划干涉检查与仿真,验证了所规划路径的可行性。与传统的装配设计相比,虚拟装配技术满足并行工程的要求,实现产品可装配性的设计,及时发现产品设计中的问题,提高装配质量和装配效率,降低装配成本。

一种装配路径规划改进GoalBia-RRT算法

针对复杂产品装配路径规划问题,提出一种偏目标型快速扩展随机树改进算法。该算法主要是基于偏向目标快速扩展随机算法(GoalBia-RRT),采用混沌搜索生成随机采样点的策略和局部引导新节点生成策略进行改进,不仅能够快速搜索覆盖整个装配空间,使朝着目标点生长的搜索路径可以快速脱离局部极小区域,避免陷入局部极小值问题,而且得到的路径可通行性得到极大改善。最后,通过仿真实验验证了该算法的优越性,并集成在CATIA平台上,开发出原型系统,通过实例验证了可行性和实用性。

基于改进A*算法的狭窄空间装配路径规划

针对飞机总装过程中部分狭窄区域存在装配路径仿真困难,提出三维空间下改进A*算法,进行装配路径规划。将A*算法由二维平面推广到三维空间,同时考虑安装物体的尺寸及旋转对装配路径的影响。对安装空间和安装物体进行网格化处理,形成地图映射。根据安装物体在三维空间中的移动和旋转成本,建立评价函数,利用改进A*算法进行启发式搜索,获得装配路径节点。利用CATIA二次开发技术,在CATIA装配环境中进行算法实现和路径仿真。仿真结果表明该方法可以有效控制安装物体的移动及旋转,避开在狭窄空间中的障碍物,生成装配路径。

狭窄空间内复杂产品的装配路径规划研究

因为复杂产品的内部空间紧凑,为其规划可行的装配路径困难,所以提出一种基于快速搜索随机树的改进方法,以提高狭窄空间内复杂产品装配路径规划的成功率与效率。该方法以待扩展树节点为中心离散化局部空间,并为路径树的扩展提供多种备选位姿,再根据装配运动的难易程度,提出两种运动策略及对应的评价指标,引导局部路径的扩展。仿真结果表明,此方法在装配路径搜索成功率和效率方面均有提高。

复杂环境下的装配路径求解与优化

针对三维复杂环境下的装配路径规划问题,运用栅格法建立了规划空间模型,基于蚁群算法求解出了一条避开障碍物的初始路径;对求解得到的装配初始路径,提出采用二分法插值优化方法缩短装配路径长度,在规划过程中采用目标零件与障碍物的轴向包围盒进行避障。对装配路径的求解及优化进行了实例测试,获得了一条无碰撞的最短的平滑路径,验证了算法的有效性和可行性。

位姿空间方法在装配规划中的应用

描述了位姿空间方法在装配路径规划和装配序列规划中的应用．用具有位置分量和方向分量的特征元素描述物体，用方向分量相互匹配的特征元素对计算物体间C-空间障碍，由零件在产品装配模型中的几何约束生成局部拆卸方向和全局拆卸方向，构造并搜索产品分解树生成装配序列，在考虑拆卸方向前提下运用位姿空间方法，以目标的可见性测试和改进的具有动态栅格和动态步长的A算法，推导当前装配（拆卸）零件在固定姿态下由装配起点到装配最终位置的最短无碰装配（拆卸）路径．该方法不仅适用于复杂结构的装配体，而且在高效率的同时把路径规划和装配规划相结合．

基于Pro/E的三维辅助装配工艺规划系统研究

分析了现有计算机辅助装配工艺规划系统的不足,提出了三维辅助装配工艺规划系统的体系结构,并对其中装配模型信息表达、装配序列规划、路径规划、装配过程动画等关键技术进行了研究。基于Pro/E平台,建立修正的装配层次模型,并交互生成装配序列;通过确定装配路径上的关键点及关键点之间的位姿,进行装配路径规划和装配干涉检测。此提出的系统可以通过三维工艺简图和装配过程动画,形象、直观地指导现场装配。

基于DELMIA的机翼装配工艺规划与仿真

为说明DELMIA软件在三维数字化虚拟装配方面的应用,以某飞机机翼装配模拟过程为例,对机翼的装配序列规划、装配路径规划进行了深入研究,在深入分析该部件装配工艺流程的基础上,模拟整个装配过程,并进行干涉检查与优化,最后输出仿真结果。

基于DELMIA的飞机平尾装配仿真研究

目前国内飞机装配过程中,数字化装配技术应用越来越广泛,基于三维模型的装配工艺设计也取得较大进展,但仍存在零部件能否准确安装,在实际安装过程中是否发生干涉,工艺流程、装配顺序是否合理,装配工艺、装备是否满足装配需要,装配操作空间是否具有开放性等一系列问题需要在装配设计阶段得到有效验证。通过运用装配仿真软件DELMIA,可以在计算机上以可视化方式研究和解决飞机装配的可行性、可达性,验证装配工艺设计的合理性,及时发现工艺中存在的各种结构性和空间性等问题,并对工艺方法、工装结构和生产线布局等进行修改和优化,从而有效地提高飞机装配质量,降低研制成本和周期。通过对飞机平尾的装配仿真研究,探讨装配仿真的应用,并将装配仿真过程涵盖的主要方法和特点进行阐述,在提供飞机装配仿真方法供参考的同时,也进一步促进装配仿真在飞机生产环节的推广和完善。

面向装配工序交叉的虚拟装配工艺信息模型

虚拟装配工艺规划中目前大都采用装配顺序描述装配过程,但尚无法表达装配工序交叉和设计中的安装布置调整等问题.考虑设计阶段和制造阶段的装配要求,建立了基于装配任务的装配工艺信息模型.该模型以多层次的装配进程表达产品装配工艺过程,通过任务对象的交叉安装表达工序交叉和安装布置调整,并给出了装配调整策略;针对冗余装配任务提出了装配任务合并方法.最后通过实例验证了文中模型的正确性和有效性.

虚拟装配技术研究

据统计[1],产品的装配费用占整个生产成本的30％～50％乃至更高,这种比例在航空制造业中更高.随着技术的发展,装备开始向着大型化、复杂化、智能化发展.大型复杂装备集机械、电子和液压系统于一体,其整体装备由数以万记的部件组成.因此,它对产品的装配工艺以及设计效率都有极高的要求.

基于轻量化模型的三维装配工艺设计与现场应用探究

产品装配是产品生产过程中的重要环节,产品装配前需完成装配工艺设计、产品齐套、装配条件准备等多项工作。其中,装配工艺设计是产品开装前的关键环节,装配工艺设计过程中的装配路径规划的合理性、装配精度评估的准确性以及工装工具选择的正确性,将直接影响产品的质量、成本和生产周期。在产品制造过程中,装配时间占生产时间的20%~50%,装配费用占制造总费用的20%~30%,因此,提高装配效率,降低装配成本,是产品装配工艺设计过程中不懈追求的目标。