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基于STEP的装配序列规划及其仿真研究

作　者: 刘洪涛
导　师: 刘长安
学　校: 山东大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: STEP 面向对象 装配序列规划 模糊评价 装配树 开放图形库
分类号: TG95
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 178次
引　用: 2次
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内容摘要


随着计算机集成制造及并行工程的不断深入发展，装配在产品设计与制造中所起的作用越来越受到人们的重视。而装配技术的落后现状与其作用明显不符，在集成环境下进行计算机辅助装配工艺规划成为迫切需要。在计算机装配工艺规划中，装配序列规划是核心问题，装配序列规划是进行装配路径规划和装配过程仿真的前提条件，本文详细论述了基于STEP的装配序列规划及装配过程仿真。 本文建立了基于STEP的面向对象的产品装配模型。首先将与产品装配有关的各种信息集成到装配工艺数据库，然后在集成的装配工艺数据库的基础上，根据面向对象的思想采用C++语言建立用于装配序列规划的类结构，将装配工艺数据库的信息读入到相应的类结构中。在计算机内存模式下，根据装配体的几何信息自动识别装配关系。 根据装配体STEP中性文件对装配模型进行分层，根据工程语义信息对装配模型进行简化。在对装配体进行分层和语义简化的基础上，针对装配序列的生成复杂和模糊性，提出了基于模糊评价的装配序列规划方法。首次提出了零件的基础件系数和装配关系权值概念并给出了模糊评价算法。在对基础件系数和装配关系权值量化的基础上，提出了一种基于深度优先搜索算法的方法来生成带最大启发信息的装配序列树，对装配启发信息树的全局最优搜索形成装配序列。 建立了基于OpenGL的三维仿真环境，按照已经规划出的装配序列对装配过程进行仿真，人机交互指定装配路径。在仿真过程中进行基于轴向包围盒的快速干涉检查，根据干涉结果对装配序列做出适当的调整。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 相关技术的研究现状  10-13
    1.2.1 基于 STEP的集成系统  10-11
    1.2.2 基于 STEP的装配建模技术  11
    1.2.3 装配序列的规划研究  11-13
  1.3 装配序列规划研究现状总结  13-15
    1.3.1 装配序列规划的分类  13-14
    1.3.2 装配序列的生成的方法  14-15
  1.4 课题的主要研究内容  15-16
第2章 装配模型的建立及装配序列规划体系结构  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 装配建模的研究现状  16-19
  2.3 装配建模的技术与策略  19-21
    2.3.1 装配建模的关键技术  19-20
    2.3.2 装配建模的基本策略  20-21
  2.4 装配模型的信息组成  21-23
  2.5 装配信息存储模型  23-25
    2.5.1 装配模型的信息存储  23-25
    2.5.2 基于面向对象的装配模型的计算机表示与实现  25
  2.6 装配序列规划系统总体结构图  25-27
  2.7 本章小结  27-28
第3章 装配体 STEP文件的信息提取  28-45
  3.1 引言  28
  3.2 STEP标准的体系结构与结构组成  28-31
  3.3 STEP AP203中性文件结构  31-35
    3.3.1 STEP AP203概述  31-33
    3.3.2 STEP AP203实体详细介绍  33-35
  3.4 装配体 STEP中性文件的数据信息的提取流程  35-44
    3.4.1 零件级 STEP文件的信息提取流程  35-37
    3.4.2 装配级 STEP文件的信息提取流程  37-42
    3.4.3 零件几何信息在装配环境下的坐标转换  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章 装配特征的识别  45-61
  4.1 引言  45
  4.2 装配工艺数据库的信息提取  45-46
  4.3 面向装配建模的C++数据结构  46-53
    4.3.1 封闭实体类的构造  47-51
    4.3.2 零件类和装配关系类模型的构造  51-53
  4.4 装配关系的识别  53-58
    4.4.1 装配关系识别算法  53-56
    4.4.2 装配关系识别算法流程  56-58
  4.5 装配关系的存储  58-60
  4.6 本章小结  60-61
第5章 基于模糊评价的装配序列规划  61-81
  5.1 引言  61
  5.2 装配序列推理的模型和机制  61-65
    5.2.1 基于分层的装配序列的推理  61-62
    5.2.2 基于装配工艺知识的装配序列的推理  62-64
    5.2.3 基于模糊评判的装配序列正向推理  64-65
  5.3 带权装配关联体模型的建立  65-69
    5.3.1 带权装配关联体模型  65
    5.3.2 零件的基础件系数的评价  65-67
    5.3.3 装配关系权值的模糊评价  67-69
  5.4 装配启发信息树的生成  69-77
    5.4.1 装配启发信息树的生成算法过程描述  69-72
    5.4.2 简单装配体组件装配启发树的生成实例  72-75
    5.4.3 装配启发树的全局搜索策略  75-77
  5.5 复杂装配体的装配顺序生成实例  77-80
  5.6 本章小结  80-81
第6章 基于OpenGL的装配过程仿真  81-94
  6.1 引言  81
  6.2 基于OpenGL的虚拟装配仿真环境的建立  81-85
    6.2.1 装配仿真  81-82
    6.2.2 OpenGL技术简介  82-84
    6.2.3 虚拟环境的建立  84-85
  6.3 装配过程仿真关键技术  85-88
    6.3.1 装配空间中零部件的位姿描述及变换  86-87
    6.3.2 装配零部件的运动变换  87-88
    6.3.3 OpenGL环境中视景的平移、旋转和缩放  88
  6.4 装配干涉检测  88-91
    6.4.1 装配路径规划  88-89
    6.4.2 碰撞干涉检验算法简介  89-90
    6.4.3 基于包围盒的快速碰撞检测算法  90-91
  6.5 仿真实例  91-93
  6.6 本章小结  93-94
结论与展望  94-96
参考文献  96-101
致谢  101-102
学位论文评阅及答辩情况表  102

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 钳工工艺与装配工艺 > 机器装配、机器安装法
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