三维装配顺序规划关键技术研究

发布时间：2020-05-06 17:50

【摘要】： 产品装配顺序规划(assembly sequence problem:ASP)是并行工程研究的一个热点与难点。有两个核心问题:①可行装配顺序推理;②装配顺序评价优选。本文结合国内外研究现状,在实例分析的基础上,针对三维装配顺序规划中的这两个核心问题及其关键技术进行了系统深入的研究。首先,针对几何可行装配顺序推理问题,应用OBB(oriental bounding box)包围盒和分离轴定理将几何约束分析方法(geometry constraints analysis: GCA)扩展到三维空间,提出了三维几何约束分析方法3D-GCA。该方法能够针对三维装配问题推理出正确且完备的装配优先关系(Assembly Precedence Relationship: APRs),进而得到所有几何可行装配顺序。其次,针对装配顺序评价问题,提出装配角度(Assembly Angle: AA)、装配方向(Assembly Direction: AD)、重定向次数(Reorientation: RE)和装配稳定性(Stability: ST)四个指标,并应用3D-GCA技术设计出每个指标的分析流程和计算方法。进而设计出基于熵权理论的模糊综合评价方法,为最优装配顺序的选择提供了更加客观和科学的分析方法。此外,论文还针对复杂产品装配顺序规划中的NP难问题,研究了免疫遗传算法(Immune Genetic Algorithm:IGA)的应用。给出了基于信息熵的抗体选择方式,设计了KP、BP、NT、NL四种免疫疫苗。大量的数字实验证明,IGA在全局搜索能力要优于简单的遗传算法(Simple Genetic Algorithm: SGA)。最后,综合本论文的研究成果,提出复杂产品装配顺序规划问题的层次化求解方法,并开发出相应的计算机辅助分析原型系统(Spatial assembly sequence planning system:SASPS)。实例研究表明,该系统可以按照(1)装配体建模、(2)3D-GCA推理、(3)装配评价函数计算、(4)IGA搜索四个步骤逐步实现装配顺序的推理和最优装配顺序的选择。
【图文】：

几何约束分析,零件,装配方向

为了得到零件 3 的最小约束装配状态，需要分析其它各零件对零件 3 的几何约束关系，见图 2-3（b）。可见，各零件对零件 3 的约束方向将平面方向全集[I =0,2π)分成若干个区间，每一个区间对应某一个或某几个零件的约束方向。根据定义 2-3，MCAS 反映为约束方向能够覆盖平面全集的最小零件集合。因此，可以得到如下计算公式，iir1RrMCASC∈[,]= ∧（2- 2）其中，r 表示装配方向区间；irC 表示在装配方向区间 r 上的约束零件集合；

方向图,三维装配,方向,装配体

零件 3 便无法进入装配体。同样的，，件 4 都进入装配体之前装入。就可以计算所有的装配约束关系 APRs，进而得到顺序。方法将装配约束分析从与坐标轴平行的正交方向本研究中，将进一步将 GCA 方法扩展到三维空任意方向进入装配体。方向束分析与二维几何约束分析最大的区别在于约束二维空间里面，ijCD 表现为一个扇形区域，可以终止角度2α 来表示。而在三维空间当中，以两个多棱锥在单位方向球面上的截面。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH163

【引证文献】