專利名稱：復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃優(yōu)化與仿真驗(yàn)證集成方
法，屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)代制造集成技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。
背景技術(shù)：
復(fù)雜產(chǎn)品的研制開發(fā)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科、多領(lǐng)域、多部門甚 至多企業(yè)之間的協(xié)同，其研制開發(fā)往往是多階段、反復(fù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證的工作，而面向復(fù)雜產(chǎn)品裝 配的協(xié)同設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃優(yōu)化與仿真驗(yàn)證等各階段的協(xié)同與集成問題一直是復(fù)雜產(chǎn) 品開發(fā)的瓶頸。如何綜合利用產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品異地裝配設(shè)計(jì)優(yōu)化與裝配過程優(yōu)化，一直是眾多學(xué)者和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)和難 點(diǎn)。 目前，在衛(wèi)星、航空器及其它復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)方面，基本上都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化 設(shè)計(jì)，但基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)還處于初級(jí)階段，不能有效地支持面向裝配的復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同 開發(fā)。雖然各國政府和企業(yè)及相關(guān)科研院所開展了 "并行工程"、"精益制造"和"協(xié)同設(shè)計(jì) 與制造"等項(xiàng)目的研究與實(shí)踐，但取得的成果還不能滿足復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)的需求。網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)和虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展為異地產(chǎn)品開發(fā)人員從幾何、物理、過程等多 方面研究復(fù)雜產(chǎn)品裝配相關(guān)問題和改變目前相對(duì)落后的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)模式提供了新的途 徑，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同裝配設(shè)計(jì)必將成為未來的主要發(fā)展趨勢(shì)。目前，部分學(xué)者將面向復(fù)雜產(chǎn)品裝 配的協(xié)同設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃與優(yōu)化和仿真驗(yàn)證的某兩部分結(jié)合起來進(jìn)行研究，但全部將 協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃與優(yōu)化和仿真驗(yàn)證完全集成的研究還尚未發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決復(fù)雜產(chǎn)品面向裝配的協(xié)同設(shè)計(jì)難、裝配工藝規(guī)劃難、裝配質(zhì)量難以保證和
裝配效率低等問題，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃優(yōu)化與
仿真驗(yàn)證集成方法，該方法由協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、裝配評(píng)價(jià)分析、協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化和協(xié)同裝
配過程仿真四部分組成。在該方法的支持下，異地產(chǎn)品開發(fā)人員根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在共
享工作空間里協(xié)同完成復(fù)雜產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃優(yōu)化與裝配仿真任務(wù)。 該方法將技術(shù)與管理有效集成，支持設(shè)計(jì)者在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和虛擬環(huán)境下直觀地進(jìn)行
協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、裝配評(píng)價(jià)分析、裝配規(guī)劃優(yōu)化以及裝配過程仿真。協(xié)同裝配設(shè)計(jì)具體包括添
加零部件，定義工程語義和幾何尺寸；協(xié)同裝配評(píng)價(jià)分析支持包括零件設(shè)計(jì)、子裝配體和產(chǎn)
品三層結(jié)構(gòu)的裝配評(píng)價(jià)；協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化采用多種智能優(yōu)化算法支持裝配單元分解與
合并，集成了四種優(yōu)化算法的智能算法庫為裝配序列的優(yōu)化提供了有效的支持；協(xié)同裝配
過程仿真支持異地人員在虛擬環(huán)境下進(jìn)行裝配過程可行性驗(yàn)證和生成符合實(shí)際裝配要求
的裝配序列。 本發(fā)明為裝配設(shè)計(jì)人員、裝配工藝規(guī)劃人員和裝配仿真人員等提供了一種新型的 面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配的集協(xié)同設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)分析、規(guī)劃優(yōu)化與仿真驗(yàn)證于一體的產(chǎn)品開發(fā)方法，
4充分發(fā)揮"群智群力"在共享工作空間中解決復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)難題的積極作用，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn) 品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證提供了一條有效的途徑。


圖1為本發(fā)明的復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法的工作流 程 圖2為本發(fā)明的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)界面 圖3為本發(fā)明的協(xié)同裝配評(píng)價(jià)分析界面 圖4為本發(fā)明的協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化協(xié)商界面 圖5為本發(fā)明的裝配單元規(guī)劃與裝配序列合并算法運(yùn)行界面 圖6為本發(fā)明的智能裝配序列優(yōu)化算法庫運(yùn)行界面 圖7為本發(fā)明的協(xié)同裝配過程仿真界面 圖8為本發(fā)明的已裝配好的電磁懸浮轉(zhuǎn)子仿真界面
具體實(shí)施例方式
—、復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法的工作流程 復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法的工作流程如圖1所示。
主要分為四個(gè)階段，即協(xié)同裝配設(shè)計(jì)階段、可裝配性評(píng)價(jià)階段、裝配規(guī)劃與優(yōu)化階段和裝配
過程仿真階段。( — )協(xié)同裝配設(shè)計(jì)階段 基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)共享的工作空間，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 負(fù)責(zé)建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和分配設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)建立裝配約束關(guān)系、添加工 程語義信息和產(chǎn)品幾何信息，然后將具有復(fù)合信息的裝配模型上傳至服務(wù)器供其他人員使 用，協(xié)同裝配設(shè)計(jì)界面如圖2所示。具體內(nèi)容包括
(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的建立與維護(hù) 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人根據(jù)產(chǎn)品功能模塊構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，完善產(chǎn)品模型信息。這部分工作
包括零件查詢、添加零件、修改零件和刪除零件四種功能。
(2)裝配設(shè)計(jì)任務(wù)分配 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，將設(shè)計(jì)任務(wù)分配給協(xié)同裝配設(shè)計(jì)人員。
(3)工程語義定義 協(xié)同裝配設(shè)計(jì)人員查看設(shè)計(jì)任務(wù)，定義零件之間的裝配語義和早期的設(shè)計(jì)約束。
(4)幾何建模 參考已定義的裝配語義，設(shè)計(jì)人員在本機(jī)上利用三維CAD系統(tǒng)(如Pro/E， UG， CATIA等)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，然后將零件模型轉(zhuǎn)化為VRML模型并上傳到服務(wù)器。
( 二 )裝配評(píng)價(jià)分析階段 基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同裝配評(píng)價(jià)建立零件級(jí)、子裝配體級(jí)和產(chǎn)品級(jí)三層評(píng)價(jià)體系，通過 產(chǎn)品可裝配性評(píng)價(jià)為協(xié)同設(shè)計(jì)人員提供合理的裝配設(shè)計(jì)修改建議，支持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)和 確定最優(yōu)的裝配結(jié)構(gòu)，協(xié)同裝配評(píng)價(jià)界面如圖3所示。具體內(nèi)容包括
(1)可裝配性評(píng)價(jià)
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支持零件設(shè)計(jì)的可裝配性評(píng)價(jià)、子裝配體設(shè)計(jì)的可裝配性評(píng)價(jià)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可裝 配性評(píng)價(jià)。首先選擇評(píng)價(jià)對(duì)象，然后分別選擇裝配的抓取難度(評(píng)價(jià)指標(biāo)為搬運(yùn)條件、零件 厚度、零件對(duì)稱度、零件長(zhǎng)度等)、安裝難度(評(píng)價(jià)指標(biāo)為插入條件、對(duì)齊難度、視角限制、手 扶情況等)和最少零件判定準(zhǔn)則等選項(xiàng)，通過評(píng)價(jià)算法把裝配評(píng)價(jià)結(jié)果(裝配時(shí)間和裝配 成本)反饋給用戶。最后將評(píng)價(jià)結(jié)果提交數(shù)據(jù)庫，供其他裝配評(píng)價(jià)人員查閱參考。
(2)裝配修改建議 除了向設(shè)計(jì)人員提供裝配時(shí)間和裝配成本等評(píng)價(jià)信息外，該方法還可根據(jù)計(jì)算結(jié) 果反饋給用戶再設(shè)計(jì)修改建議，包括是否應(yīng)該使用工具，裝配是否存在阻力，是否有安裝支 撐等等。設(shè)計(jì)人員根據(jù)改進(jìn)建議進(jìn)行產(chǎn)品再設(shè)計(jì)以達(dá)到裝配設(shè)計(jì)要求。
(三)裝配規(guī)劃與優(yōu)化階段 協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化支持多人在線協(xié)同完成復(fù)雜產(chǎn)品裝配單元規(guī)劃、裝配序列優(yōu) 化與裝配序列合并任務(wù)?；谘b配約束關(guān)系圖模型，采用模糊層次分析法可以實(shí)現(xiàn)裝配單 元規(guī)劃?；陂_發(fā)的智能優(yōu)化算法庫，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的裝配序列優(yōu)化，目前該智能優(yōu)化 算法庫集成了遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法和模擬退火算法四種智能優(yōu)化算法?；谝?guī) 劃結(jié)構(gòu)樹模型實(shí)現(xiàn)裝配序列合并，通過評(píng)價(jià)得到產(chǎn)品的最優(yōu)裝配序列。裝配單元規(guī)劃算法、 裝配序列智能優(yōu)化算法和裝配序列合并算法為復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化提供技術(shù)支 持，其協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化協(xié)商界面如圖4所示。具體內(nèi)容包括
(1)裝配規(guī)劃與優(yōu)化數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 通過二次開發(fā)和協(xié)同人員人工輸入兩種方式獲取裝配拓?fù)潢P(guān)系信息、零件間的功
能關(guān)聯(lián)信息、聯(lián)結(jié)穩(wěn)定性信息以及裝配干涉信息和部分裝配工藝信息。
(2)裝配單元規(guī)劃 裝配單元規(guī)劃與裝配序列合并算法運(yùn)行界面如圖5所示。裝配單元規(guī)劃共分兩個(gè) 階段。第一階段基于模糊層次分析法生成滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配結(jié)構(gòu)和裝配工藝約束的候選 裝配單元；第二階段基于廣義裝配干涉檢驗(yàn)生成滿足協(xié)同裝配規(guī)劃要求的裝配單元。候選 裝配單元的生成步驟如下 步驟1 :設(shè)計(jì)者定義附加于裝配關(guān)系上的裝配約束指標(biāo)和裝配約束重要性權(quán)值；
步驟2 :根據(jù)約束指標(biāo)和權(quán)值，采用模糊層次分析法(FAHP)計(jì)算裝配關(guān)系決策值 并得到裝配單元決策圖； 步驟3 :基于裝配單元決策圖，由算法或設(shè)計(jì)者確定出基礎(chǔ)件，裝配單元數(shù)目、裝 配單元內(nèi)零部件數(shù)目上限、裝配關(guān)系決策值的最小合并閾值； 步驟4 :采用最小生成樹算法搜索裝配單元決策圖，以基礎(chǔ)件為起點(diǎn)，逐步合并決 策值超過設(shè)定閾值的零件，直到全部零部件搜索完畢為止。
候選裝配單元生成過程中，一個(gè)零件可能與多個(gè)基礎(chǔ)件(組)存在相同的裝配關(guān)
系決策值，此時(shí)需要根據(jù)裝配規(guī)劃任務(wù)平衡性進(jìn)行調(diào)整，以確定該零件的最終歸屬。 裝配單元規(guī)劃的第二個(gè)階段是裝配單元干涉檢驗(yàn)，裝配單元干涉檢驗(yàn)的步驟如
下 步驟1 :根據(jù)裝配模型提取裝配關(guān)系干涉信息； 步驟2 :生成每個(gè)裝配單元與其余裝配單元之間的干涉信息并進(jìn)行裝配干涉判 斷；
6
步驟3 :對(duì)存在裝配干涉的裝配單元重新劃分，最終確定協(xié)同規(guī)劃過程中互不干 涉的裝配單元。
裝配單元規(guī)劃除了生成裝配單元外，還生成基于共享裝配關(guān)系的規(guī)劃結(jié)構(gòu)樹。
(3)裝配序列優(yōu)化 智能裝配序列優(yōu)化算法庫運(yùn)行界面如圖6所示。工藝人員和裝配工人在對(duì)自己承 擔(dān)裝配規(guī)劃任務(wù)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)算法庫提供的優(yōu)化算法、算法適用性幫助文檔完成產(chǎn) 品裝配過程優(yōu)化任務(wù)并獲得裝配規(guī)劃、優(yōu)化方案。智能裝配序列優(yōu)化的具體步驟如下
步驟1 :建立優(yōu)化模型，包括是否滿足幾何約束、局部?jī)?yōu)先順序和穩(wěn)定裝配的零件 推理，判斷裝配方向、裝配工具和裝配類型的變化次數(shù)和基礎(chǔ)件的選擇； 步驟2 :選擇智能優(yōu)化算法，集成了蟻群算法、遺傳算法、粒子群算法和模擬退火 算法等四種智能算法，用戶可以根據(jù)具體的實(shí)例進(jìn)行自由選擇； 步驟3 :設(shè)置裝配優(yōu)化模型的參數(shù)，如裝配體零件數(shù)，基礎(chǔ)件序號(hào)，裝配工具權(quán)重
系數(shù)，聯(lián)結(jié)類型權(quán)重系數(shù)，裝配方向權(quán)重系數(shù)，和違反幾何約束懲罰系數(shù)等參數(shù)的選擇； 步驟4 :輸入干涉矩陣信息； 步驟5 :輸入工具和聯(lián)結(jié)矩陣信息； 步驟6 :智能算法參數(shù)設(shè)置； 步驟7 :計(jì)算并輸出最優(yōu)裝配序列。
(4)裝配序列合并 裝配序列合并建立在裝配單元規(guī)劃與裝配序列優(yōu)化的基礎(chǔ)上，采用人人協(xié)同序列 合并和基于計(jì)算機(jī)輔助推理的人機(jī)協(xié)同序列合并兩種方法。利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，人人協(xié)同序列 合并充分利用了專家的裝配經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，通過協(xié)商討論生成滿足具體裝配要求的整體裝配 序列；計(jì)算機(jī)輔助推理的裝配序列合并則借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的推理計(jì)算能力，通過裝配序列 推理和評(píng)價(jià)生成最優(yōu)的整體裝配序列。裝配序列評(píng)價(jià)建立在裝配單元規(guī)劃與裝配序列規(guī)劃 考慮的裝配約束的基礎(chǔ)上，從而保證了裝配單元、子裝配序列與整體裝配序列的一致性。 [OOSO](四)裝配過程仿真階段 基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同裝配仿真支持面向裝配方案可視化驗(yàn)證的多人協(xié)同裝配，也支持 異地裝配人員在共享虛擬環(huán)境下對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行"探索"性裝配，利用裝配知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以協(xié) 同工作方式得到更為符合實(shí)際裝配要求的裝配序列。協(xié)同裝配過程仿真界面如圖7所示， 圖8為已裝配好的電磁懸浮轉(zhuǎn)子仿真界面。具體內(nèi)容包括
(1)有裝配序列的裝配仿真 基于協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、裝配評(píng)價(jià)分析和裝配規(guī)劃與優(yōu)化，在獲得優(yōu)化裝配序列的前
提下，異地多領(lǐng)域人員利用虛擬裝配環(huán)境進(jìn)行協(xié)同裝配，驗(yàn)證裝配序列的可行性，并對(duì)不滿
足裝配要求的裝配序列和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)建議。協(xié)同裝配的具體步驟如下 步驟1 :啟動(dòng)虛擬協(xié)同裝配仿真環(huán)境； 步驟2 :申請(qǐng)裝配操作權(quán)； 步驟3 :獲取裝配指導(dǎo)序列； 步驟4 :拾取待裝配零件，獲取其初始坐標(biāo)、當(dāng)前坐標(biāo)和最終裝配坐標(biāo)； 步驟5 :輸入移動(dòng)距離，觸發(fā)平移按鈕；當(dāng)前坐標(biāo)與最終裝配坐標(biāo)相等時(shí)，即裝配
到位；
步驟6 :如此循環(huán)直到所有零件裝配完畢。
(2)無裝配序列的裝配仿真 在虛擬裝配環(huán)境下，通過異地多學(xué)科裝配人員充分利用各自的裝配知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì) 復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行"探索"性裝配，借助在線談?wù)摵蛥f(xié)商得到符合實(shí)際裝配要求的裝配序列，反 饋給裝配規(guī)劃人員，協(xié)助他們進(jìn)行裝配規(guī)劃與優(yōu)化。協(xié)同裝配的具體步驟如下
步驟1 :啟動(dòng)虛擬協(xié)同裝配仿真環(huán)境； 步驟2 :在協(xié)商環(huán)境里，根據(jù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)協(xié)商裝配先后順序；
步驟3 :申請(qǐng)裝配操作權(quán)； 步驟4:根據(jù)討論結(jié)果拾取待裝配零件，獲取其初始坐標(biāo)、當(dāng)前坐標(biāo)和最終裝配坐 標(biāo)； 步驟5 :輸入移動(dòng)距離，觸發(fā)平移按鈕；當(dāng)前坐標(biāo)與最終裝配坐標(biāo)相等時(shí)，即裝配 到位； 步驟6 :返回步驟2如此循環(huán)直到所有零件裝配完畢；得到"探索"性的裝配序列；
步驟7 :反饋給裝配規(guī)劃與優(yōu)化人員作為初始裝配序列，然后通過算法進(jìn)行裝配 單元規(guī)劃與裝配序列優(yōu)化，得到優(yōu)化的裝配序列。
權(quán)利要求
一種針對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法，所述集成方法包括協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、協(xié)同裝配評(píng)價(jià)、協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化和協(xié)同裝配仿真四個(gè)步驟，其特征在于1)所述協(xié)同裝配設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)功能要求和裝配要求，多人異地借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)同建立、修改和完善產(chǎn)品裝配模型的工作，所述協(xié)同裝配設(shè)計(jì)在包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員、零部件供應(yīng)商、工藝設(shè)計(jì)人員乃至裝配工人在內(nèi)的多企業(yè)多部門人員之間建立在設(shè)計(jì)資源共享基礎(chǔ)上的復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)決策，所述協(xié)同裝配設(shè)計(jì)決策進(jìn)一步包括①面向協(xié)同裝配設(shè)計(jì)與工藝規(guī)劃，聚合功能信息、裝配結(jié)構(gòu)信息和裝配工藝信息進(jìn)行復(fù)合裝配建模，為后續(xù)裝配工藝規(guī)劃與仿真優(yōu)化提供信息內(nèi)容；利用網(wǎng)絡(luò)本體語言(OWL)的裝配語義表示、簡(jiǎn)化裝配模型，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息有效地在異地異構(gòu)CAD系統(tǒng)之間傳遞；②實(shí)現(xiàn)包括裝配自由度察看與批注、裝配容差瀏覽與標(biāo)注、裝配優(yōu)先關(guān)系分析與瀏覽在內(nèi)的復(fù)雜裝配模型協(xié)同瀏覽與批注；2)所述協(xié)同裝配評(píng)價(jià)基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，從裝配的角度對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行協(xié)同裝配評(píng)價(jià)，針對(duì)存在的裝配性問題提出有利于裝配的修改建議，在裝配工藝規(guī)劃階段，對(duì)各種可行的裝配序列進(jìn)行協(xié)同裝配評(píng)價(jià)選擇較優(yōu)的裝配方案，所述協(xié)同裝配評(píng)價(jià)具體包括①從裝配方式與零件、裝配過程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)三個(gè)層次建立面向裝配結(jié)構(gòu)和裝配過程的裝配復(fù)雜性綜合評(píng)價(jià)體系；②建立裝配成本與裝配時(shí)間估算公式；③建立包括產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、裝配模塊化和并行化以及裝配安全準(zhǔn)則的裝配準(zhǔn)則；3)所述協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化包括首先采用協(xié)同模式的任務(wù)分治策略與序列合并技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品裝配規(guī)劃，然后構(gòu)建具有復(fù)合信息的裝配優(yōu)化模型，采用智能優(yōu)化算法和協(xié)同決策共同完成復(fù)雜產(chǎn)品裝配序列的優(yōu)化，所述協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化具體包括①裝配規(guī)劃任務(wù)分解技術(shù)包括裝配規(guī)劃任務(wù)建模、基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配資源的裝配規(guī)劃任務(wù)分解方法以及裝配規(guī)劃任務(wù)評(píng)估方法；②智能裝配規(guī)劃與優(yōu)化技術(shù)包括裝配序列(過程)建模技術(shù)、基于裝配優(yōu)先關(guān)系的裝配規(guī)劃技術(shù)、基于智能算法的裝配序列(過程)優(yōu)化技術(shù)；③基于局部?jī)?yōu)先關(guān)系和協(xié)同決策的裝配序列合成技術(shù)；4)所述協(xié)同裝配仿真基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，具體功能包括①基于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言(VRML)和Java的異地協(xié)同裝配仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)人員的協(xié)同裝配過程仿真驗(yàn)證；②實(shí)現(xiàn)異地多領(lǐng)域裝配設(shè)計(jì)人員、裝配評(píng)價(jià)人員和裝配規(guī)劃人員根據(jù)自身知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)協(xié)同地對(duì)裝配過程進(jìn)行規(guī)劃，獲得更為符合實(shí)際的裝配序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法， 其特征在于具體包括如下步驟步驟1 :啟動(dòng)協(xié)同裝配設(shè)計(jì)環(huán)境并根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹分配裝配設(shè)計(jì)任務(wù)； 步驟2 :啟動(dòng)協(xié)同裝配設(shè)計(jì)環(huán)境，查看具體裝配設(shè)計(jì)任務(wù)，定義缺少裝配關(guān)系的零件之 間的裝配語義；步驟3 :查看設(shè)計(jì)任務(wù)中的零件設(shè)計(jì)信息，并啟動(dòng)商用CAD軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和修改； 步驟4:登錄協(xié)同裝配評(píng)價(jià)系統(tǒng)，完成零件設(shè)計(jì)可裝配性評(píng)價(jià)，對(duì)存在問題的零件，給 出修改建議，然后重新設(shè)計(jì)零件，如此循環(huán)直至符合要求為止；步驟5 :將設(shè)計(jì)好的零件模型轉(zhuǎn)換為VRML格式文件，上傳至服務(wù)器； 步驟6 :零件設(shè)計(jì)完畢后，裝配成裝配體；步驟7 :啟動(dòng)協(xié)同裝配規(guī)劃與優(yōu)化環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品復(fù)雜性進(jìn)行判定，如果為簡(jiǎn)單裝配體， 直接跳至步驟9 ;否則，進(jìn)入步驟8 ;步驟8 :根據(jù)協(xié)同裝配規(guī)劃系統(tǒng)提供的算法對(duì)復(fù)雜裝配體進(jìn)行裝配單元規(guī)劃，生成包 含零件數(shù)目較少的裝配單元；步驟9 :對(duì)簡(jiǎn)單裝配體或由步驟8生成的裝配單元進(jìn)行裝配序列優(yōu)化，生成產(chǎn)品或裝配 單元的裝配序列或子裝配序列；步驟10 :在子裝配序列生成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行裝配序列合并，根據(jù)協(xié)同裝配規(guī)劃優(yōu)化系 統(tǒng)提供人人交互和人機(jī)交互兩種裝配序列合并方法，生成產(chǎn)品的整體裝配序列；步驟11 :將生成的裝配單元、子裝配序列和合成裝配序列發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，經(jīng)討論、協(xié)商 后使裝配規(guī)劃結(jié)果得到認(rèn)可并生成產(chǎn)品的參考裝配序列；步驟12 :在得到參考裝配序列的基礎(chǔ)上，啟動(dòng)協(xié)同裝配仿真環(huán)境，通過人機(jī)交互和人 人協(xié)同交互方式進(jìn)行裝配過程仿真，修改存在問題的裝配序列，生成滿足裝配工藝要求的 裝配序列。
全文摘要
一種復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證集成方法，屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)代制造集成技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。本方法為復(fù)雜產(chǎn)品異地協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、分析評(píng)價(jià)、規(guī)劃與優(yōu)化和裝配過程仿真提供技術(shù)手段和決策支持，同時(shí)促進(jìn)裝配設(shè)計(jì)與裝配工藝的有機(jī)集成。綜合運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)，提出一種融合人機(jī)協(xié)同、人人協(xié)同工作方式的復(fù)雜產(chǎn)品協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、分析評(píng)價(jià)、規(guī)劃優(yōu)化與裝配仿真方法，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)。本發(fā)明在一定程度上解決了復(fù)雜產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與仿真驗(yàn)證協(xié)同與集成困難的問題，并為裝配設(shè)計(jì)與裝配工藝緊密集成提供了一條有效的途徑。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101714182SQ200910224149
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉繼紅, 徐飛, 曾森, 李連升, 王永, 谷志才 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)