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《西北工业大学》 2000年
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数字化产品装配序列生成算法及相关技术研究

白芳妮  
【摘要】: 随着计算机技术日新月异的飞速发展,在产品生产领域为了适应快速多变的 市场需求,计算机辅助设计与制造、计算机集成制造、异地无纸设计、并行工 程等新技术、新思想、新模式、新哲理层出不穷。 在并行工程中,利用计算机进行数字化产品预装配规划,推理确定装配序列, 确保了产品真实装配过程中装配序列的可行性和最优性,对于进一步提高产品质 量,降低产品生产成本,缩短产品生产周期具有重要意义。 在数字化产品预装配规划研究中,装配序列生成问题是数字化产品预装配规 划的核心,是评价、优化与选择装配序列的前提,是选择装配设备与夹具的依据, 是实现装配过程仿真的基础。因此,装配序列的自动生成具有十分重要的研究价 值。 在装配序列的生成中,随着装配体中零件数量的增加,会引起计算上的组合 爆炸问题。本文针对这一装配序列生成中的难点,提出了一种解决大规模装配体 装配序列生成问题的方法。本文研究的主要内容包括: (1)为了保证大规模装配体装配序列的准确、高效生成,构造一种面向装配规 划的层次装配模型,完整地存储装配序列生成中所需的所有装配信息。这 种面向装配规划的层次装配模型将装配体的装配信息用具体低层几何信 息和抽象高层模型信息分层表示。具体的表示方法包括装配层次关系树、 联接关系图、紧固件属性结构体、联接关系属性矩阵、知识规则等。为序 列生成中快速、准确访问所需的信息提供了充分的信息依据。 (2)为了克服割集法解决大规模装配体装配序列生成问题的弊端,本文提出将 装配层次关系树与联接关系图相结合,利用装配层次关系树中隐含的零件 之间的层次装配关系和联接关系图中包含的零件相互之间的联接关系,推 理形成一个层次联接关系图,将一个复杂的装配序列求解问题转化为若干 个相关的小规模装配序列求解问题,使割集法求解装配序列的计算复杂度 大大降低。这种模拟问题归约法的求解思想是解决大规模装配体装配序列 求解问题的有效途径。 (3)对层次联接关系图中的每个子联接关系图对应的子装配体,采用一种严谨 的数学求解方法——割集法,将装配体的拆卸过程与联接关系图的分割过 程相对应,对层次联接关系图中的每个子联接关系图进行分割,得到每个 子装配体的用子与或图表示的所有可行的装配序列。这种层次联接关系图 既克服了割集法生成装配序列的组合爆炸问题,又充分利用了割集法的严 谨性与完整性。 (4)在割集法生成装配序列的过程中,本文提出利用子装配体的局部分离运动 自由度矩阵和子装配体的内部运动自由度矩阵来判断每个装配割集生成 的两个子装配体的局部几何可行性、稳定性。在割集法生成装配序列的早 摘 要 期删除不满足稳定性和几何可行性的分割方法川各问题空间减小在问题发 生的早期。 (5)对于用割集法生成的层次联接关系图中的每个子联接关系图对应的于装 配体的装配序列,本文提出采用一种层次与或图结构进行存储。层次与或 图结构将一个庞大的与或图分解为若干个结构简单的子与或图,降低了与 或图的复杂度,节省了存储空间。 (6)将用层次与或图表示的所有可行的装配序列传给装配序列评价与优化过 程,使装配序列评价与优化过程从子装配体级就开始进行。最后在计算机 上图形化静态及动态显示优化的装配序列及相关的装配过程。 本文提出的基于割集的大规模装配序列生成方法,通过装配实例分析,证明 是完全正确而高效的。本文的研究内容是数字化产品预装配规划研究的核心与关 键,为进一步预装配原型系统的实现奠定了坚实的理论基础。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TP391.7

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