典型工艺驱动的飞机三维装配工艺快速设计方法

发布时间：2018-12-17 07:38

【摘要】：三维装配工艺设计是保证飞机三维数字化研制体系发挥效能的关键环节。由于将产品、资源的三维模型引入可视化环境中,并通过交互式作业仿真来规划装配工艺,因此该模式不但有利于启发设计人员的思维,而且能够辅助生成可视化装配指令来指导现场作业。近年来,三维装配工艺设计在飞机型号研制过程中体现出诸多优势,但也给相关领域的研究学者和技术人员带来了挑战。与传统模式相比,三维环境中工艺设计信息的输入和输出更为复杂,包含仿真环节的工艺规划过程耗时繁琐,迫切需要相应的理论和方法来规范工艺设计过程、提升设计效率,保证产品设计意图信息到装配现场的有效传递。本文以典型装配工艺的发掘与重用为基础,深入探讨飞机三维装配工艺的快速设计方法,论文的主要研究内容如下:1)研究并建立了基于本体的装配工艺信息集成模型。首先,分析了三维装配工艺设计/仿真一体化模式下的信息构成,对装配过程进行逐次分解与定义;其次,研究了三维装配工艺设计领域的本体构建流程,给出装配对象、装配过程、装配资源及其关系的本体概念定义方法;最后,以装配工艺本体概念为依托,建立了三维装配工艺信息的集成表示框架,明确了装配对象、过程和资源之间的信息传递关系,为三维环境中装配工艺信息的演进、组织和控制提供了支撑。2)提出了典型装配工艺挖掘及结构化描述方法。首先,分析了装配指令信息的自然语义构成,研究了典型装配工艺的词类和总体关联关系,并在此基础上进一步建立了典型装配工艺语句的语法结构形式;其次,将装配工艺文件信息转化为的图描述形式,利用Apriori频繁子图挖掘方法实现了典型装配工艺语句及其关联关系的挖掘;最后,以典型工艺词汇的关联关系挖掘为基础,给出了典型装配工艺语句的参数化模板构建方法,奠定了工艺语义规范化、参数化描述的基础。3)提出了典型装配操作与仿真动作场景的关联驱动方法。首先,以装配仿真业务信息需求为基础,建立了包含装配连接方式、配合约束、几何元素等方面信息的装配操作语义模型,给出了三维环境中装配仿真业务的语义驱动流程;其次,研究了典型装配操作与仿真动作的信息映射机制,建立了装配操作语义信息的解析方法,分类和定义了装配动作及相关参数,实现了装配操作信息从语义层到几何层的传递。最后,研究了基于几何约束的仿真运动参数计算方法,通过装配体模型中几何约束的提取和运动对象的参数计算,实现了仿真动作场景的参数化驱动,有效减少了仿真业务中的人机交互操作。4)提出了基于典型元素的可视化装配指令快速生成方法。首先,以属性信息作为装配对象和资源相似性度量的要素,建立了“语义字符串”、“类型描述符”和“数值”三类属性的相似度计算公式;其次,将属性相似度作为特征比较因素,建立了基于灰色关联度的装配任务整体相似性分析方法,支持指令规划过程中典型装配任务信息的比较和获取;最后,研究并建立了典型元素驱动的装配指令快速规划体系框架,给出了指令设计和典型信息重用的关键步骤,支持可视化装配指令的快速设计和生成。5)以某型飞机机翼装配单元为实例,实现了飞机装配指令快速规划与仿真系统的构建,验证了装配工艺信息集成模型的构建,典型工艺元素及工艺模板,装配工艺快速规划及装配仿真快速定义,装配仿真动作播放及逆向解析,装配工艺文件生成等功能模块;实例分析的结果验证了本文提出的基于本体的飞机三维装配工艺信息模型的典型元素挖掘及快速设计方法的正确性和可行性。
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【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262.4

【参考文献】