复杂产品虚拟装配系统的人机交互技术

介绍了一种基于双机同步的desktop虚拟现实设备的复杂产品虚拟装配仿真系统,对系统的人机交互技术进行了深入研究,提出了一种基于SOP(Structure of Parts)数据结构的属性类驱动算法的产品信息管理技术以及模型转心匹配法,阐述了一种适用于多部件多场景的、快速的基于扫描线技术的直接操纵交互算法原理,通过系统的实现验证了算法的实用性与效率,有效地提高了系统性能与扩展性.     

腿臂融合型在轨装配机器人运动建模与步态规划

针对目前机器人在轨装配存在的作业效率低、空间操作受限、环境感知不完全等问题,提出一种腿臂融合型在轨装配机器人。首先,使用D-H法建立了腿臂融合型装配机器人运动学模型,并对其单个腿部进行正逆运动学分析,得到单个腿各个关节角和足端之间的运动关系;其次,分析了腿臂融合型装配机器人的行走步态和装配步态,行走步态中分析了二步态和三步态,装配步态中分析了单臂装配和双臂装配,使机器人达到平稳的行走和装配;最后,基于ROS(robot operating system)搭建仿真平台并对行走步态进行了仿真验证,结果表明提出的方法能够有效用于该机器人的行走。     

面向开发过程的产品结构形式化建模

为满足开发过程产品结构数据的动态结构配置、动态任务协作、动态目标求解、动态状态跟踪等应用需要,在对开发过程产品结构属性及其相互关系进行分析的基础上,提出了一种面向开发过程应用的产品结构形式化模型.结合产品开发活动的时域行为特征,给出了产品结构的时域定义,并以此为基础构建了产品结构模型的时域扩展定义.通过分析产品状态与开发任务时域行为的映射关系,在产品结构时域扩展定义的基础上,提出了基于时间截面的开发过程产品结构状态追踪方案及算法,并通过模拟产品对象在开发过程中的状态变迁过程,验证了模型及相关应用方案的实用性和有效性.      

星载SAR天线展开机构装配精度确信可靠性建模

星载合成孔径雷达（SAR）天线展开机构是空间桁架结构,其杆系和铰链的空间位置相互耦合,在装配过程中主要依赖于人工装调,装配精度难以准确控制,装配可靠性直接影响星载SAR天线的服役性能。为此,基于可靠性科学原理,提出星载SAR天线装配精度确信可靠性建模方法。考虑天线装配过程中影响装配精度的内因和外因,确定表征天线展开机构装配精度的性能指标及阈值,建立性能裕量模型。开展多源不确定性分析与量化,构建星载SAR天线展开机构装配精度确信可靠性模型。以某型号星载SAR天线展开机构为研究对象,进行可靠性敏感度分析和验证。研究结果表明：所提方法可为星载SAR天线展开机构装调提供理论指导,有效提高装配精度和效率。     

基于空间扫略的飞机产品装配路径规划技术

提出了一种基于空间扫略的飞机产品装配路径规划方法来解决飞机装配路径规划难题.首先,在装配顺序的基础上,综合考虑装配过程中装配型架、夹具、工具的作用,提出了整个装配路径规划流程;其次,基于装配顺序并充分考虑装配资源的角色作用,建立了面向路径规划的向导模型;然后,针对飞机装配特点,构建了相关路径障碍空间、空间扫略闭包及装配路径闭包,根据空间扫略算法生成了相关零部件在相应装配向导模型约束下的装配路径;最后,对生成的装配路径进行了参数化定义与分析,通过对装配干涉阈值的定义和优化调整,完成对装配路径的优化.在理论研究的基础上以某型飞机前缘襟翼架上装配为实例,针对其9号蒙皮装配进行路径规划与优化,验证了方法的可行性与有效性.     

基于非正交干涉矩阵的飞机装配序列规划方法

针对飞机装配中外形曲面特征多、装配关系复杂、连接方式多样等带来的装配工艺设计问题,提出了一种基于非正交干涉矩阵的飞机部件装配序列规划方法.通过分析被装配零件的结构特点,增加非正交的装配坐标方向,构建了非正交干涉矩阵;给出了装配可行性的推导方法,实现了装配序列的自动生成.并以装配时间为目标函数,采用遗传算法对装配序列进行了优化.基于MATLAB仿真平台,对某型号飞机舱门装配过程进行了模拟.仿真结果表明,该方法简单易行.与传统的基于正交干涉矩阵的方法相比,对于可装配性和装配效率都有显著提高.     

微胶接装配中胶接区表面结构实验

微胶接技术非常适用于微机电系统产品的自动化装配过程.微胶接装配质量容易受到2个因素的影响,即胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散.为了解决该问题,对微胶接装配中的胶接区表面结构进行了研究.提出2种表面结构:基本的凹槽结构和胶滴自居中结构,并进行实验.实验结果表明,凹槽结构对胶滴体积具有一定的"容错性",可以有效克服胶滴体积的不稳定和胶滴的扩散对微胶接装配质量的影响;自居中结构使得胶滴在凹槽内具有"自居中"的特性,可以减轻微装配系统定位误差对装配质量的影响.这2种表面结构可用于通用微机电系统产品的装配中,以提高微胶接装配的质量.     

基于非正交干涉矩阵的飞机装配序列规划方法

针对飞机装配中外形曲面特征多、装配关系复杂、连接方式多样等带来的装配工艺设计问题,提出了一种基于非正交干涉矩阵的飞机部件装配序列规划方法.通过分析被装配零件的结构特点,增加非正交的装配坐标方向,构建了非正交干涉矩阵;给出了装配可行性的推导方法,实现了装配序列的自动生成.并以装配时间为目标函数,采用遗传算法对装配序列进行了优化.基于MATLAB仿真平台,对某型号飞机舱门装配过程进行了模拟.仿真结果表明,该方法简单易行.与传统的基于正交干涉矩阵的方法相比,对于可装配性和装配效率都有显著提高.     

发动机装配检测一体化系统设计与关键工艺

介绍了发动机装配检测一体化系统的整体架构与设计。开发了作为系统核心部件的气体静压轴承的工艺新方法,利用大型数控光学加工机床,得到光学级气浮工作面,实现高精度气浮转台制造。以此为基础,研制具有高精度、高可靠性、高易用性、可定制特性的发动机装配检测一体化系统,突破国产航空发动机装配工艺及其装备制造技术瓶颈。针对压气机转子开展装配试验,将多级装配体的累积径向跳动误差降低46%,累积同轴度误差降低30%,验证了装配系统与装配工艺的有效性。     

基于飞机三维模型的装配单元快速划分方法

以航空企业实际调研为基础,在传统飞机装配单元划分经验知识的指导下结合当前飞机数字化技术开展基于飞机三维模型的装配单元快速划分技术研究,提出以三维工艺分离面作为数字化装配单元划分依据,建立其建模算法和流程,并在此基础上进行装配单元构件快速识别和建模研究,建立装配单元快速识别和建模算法,从而实现装配单元的快速划分.这些技术和方法已在CATIA V5系统上得到初步开发和验证.     

飞机结构产品的数字化定义

为满足数字化飞机研制环境对结构产品定义的要求,借鉴国外航空企业成功经验,总结了飞机结构产品数字化定义内容的构成.定义了数字化定义中基准类型,并给出应用实例.定义了飞机设计中数字样机的概念,以及其应用范畴.对数字化条件下加工制造进行分析,给出了二维制图的指导原则.提出了融合传统制造信息的概念,总结了工艺信息、质量控制信息在数字化定义中的应用.分析了数字化定义内容信息颗粒度,建立了基于层表的数字化信息管理模式.最终为建立满足航空工业数字化工程中数字化定义技术的应用提供了参考依据.      

产品质量BOM演化过程

产品实现就是产品质量生成过程,以BOM(Bill Of Material) 为中心组织产品质量数据已成为产品过程质量管理的关键技术.通过分析产品质量形成及其过程质量管理的特点明确了产品质量保证过程模型,并从质量管理的角度提出了质量BOM的概念,定义了面向对象方法的质量BOM数据结构定义模型,结合关键质量特性链和产品过程实现链提出了质量BOM双演化过程模型,分析了质量BOM的3个组成部分:质量BOM数据项、数据项结构和质量特征演化方法和过程,最后基于质量BOM演化过程模型提出了单一数据源的产品过程质量数据组织集成模型.     

面向产品生命周期的质量数据模型

在对产品生命周期和产品进化链质量保证过程分析的基础上,提出了一种面向产品生命周期和产品进化链的多层次质量数据模型.该模型以融合产品结构模型和产品进化模型的广义物料清单作为单一数据辐射源,通过产品进化模型完整表达产品的改进过程,实现了产品进化生命周期内的质量数据的集成.在产品生命周期内将广义物料清单的多视图按产品生命周期质量管理过程实例化,并以此作为质量数据载体.围绕质量数据载体阶段性的质量管理过程组织产品实现过程中质量业务活动,以质量业务活动为基础,完成具体的质量数据对象的操作与关联,通过"载体—过程—活动—业务对象—物理数据"的关联实现了产品生命周期质量数据的集成.      

湿/热/力耦合条件下复合材料结构渐进损伤仿真

发展了湿/热/静力耦合条件下复合材料结构渐进损伤仿真方法,考虑复合材料力学性能的随机分布特性建立有限元模型,改进了湿热条件下复合材料本构关系,以Hashin准则、最大应力准则作为失效判据,完整仿真了不同湿热条件、不同载荷类型作用下复合材料开孔层合板从损伤起始至最终失效的损伤演化全过程,极限强度预测结果与相应试验结果的误差在10%以内,验证了仿真分析方法的有效性.湿热效应对损伤起始和演化的影响表明:由于湿热条件作用,相对于室温干态而言,复合材料开孔层合板的损伤起始的时间提前、所需载荷降低,极限强度和极限应变减小.     

面向机身柔性装配的在线编程技术

为满足机身数字化装配的“一架多型”和“一架多态”深层次柔性需求,使“桥架式”柔性工装具有更好的自主适应能力,必须建立相应的运动学模型,通过在线编程技术合理地规划运动控制策略.针对机身定位形式与柔性工装特点建立了柔性工装运动学模型,研究了基于仿真模型的在线编程原理、装配基准点构建方式和运动控制策略规划技术,提出了结构功能结合工艺需求驱动的仿真环境创建方法.为快速生成运动控制指令,开发了面向机身柔性装配的在线编程系统.以某飞机后机身装配为例,验证了系统的精准性、高效性和超强自主适应能力.      

支持数字样机设计的集成设计信息建模

以产品仿真模型及其设计活动为主要控制对象,研究面向数字样机的产品设计信息建模的特点,并建立了支持数字样机设计的集成设计信息模型.将产品设计控制对象抽象为反映产品静态特性和动态特性的信息元及反映产品设计活动的设计元.从产品几何仿真、物理仿真和行为仿真三方面建立数字样机对象信息模型;以设计树对象、设计角色对象和资源配置对象建立设计过程控制信息模型.以此为基础建立面向数字样机的分布式产品协同设计仿真环境.