阀门产品数字化装配路径规划系统研究与开发

摘要

装配是产品制造过程中的重要步骤，产品装配质量的好坏直接影响着产品的使用性能。针对复杂产品研发成本高、组成零部件数量多、结构及装配关系复杂、数据容量大等特点，为实现CAD与CAASP（计算机辅助装配序列规划）、CAAPP（计算机辅助装配工艺规划）等技术的信息共享和集成，本文以复杂的阀门产品为研究对象，对复杂产品的装配路径规划技术进行了深入研究。
　　本文以基于多色集合的装配信息模型作为装配路径规划的模型基础，描述了基于干涉矩阵信息的装配方向确定方法，研究了装配路径规划自动路径搜索算法，提出一种装配路径规划改进偏向目标快速扩展随机树(GoalBia-RRT)算法。该算法主要针对RRT算法采样策略和节点扩展策略进行改进，以偏目标扩展策略为基础，使用混沌映射分布代替传统RRT的均匀随机分布采样，利用局部碰撞信息和黄金分割法则引导新节点的生成，这样既保留了GoalBia-RRT算法快速高效的特点，又能够在一定程度上解决复杂装配环境搜索路径易陷入局部极小区域问题，并通过仿真实验验证了本文改进算法的优越性和有效性。为实现装配规划信息共享的目的，借鉴MBD技术，研究了面向装配路径规划MBD数据集的构成与表达方法，实现了装配路径规划信息与三维模型的一起表达。
　　最后，本文将改进RRT算法通过二次开发工具CAA集成到CATIA环境下，设计了数字化装配路径规划系统，以某型号盲板阀为例进行了装配路径规划实例应用，并完成装配路径规划的仿真。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 相关技术研究现状

1．2．1 装配工艺建模研究现状

1．2．2 装配路径规划研究现状

1．2．3 MBD技术应用发展现状

1．3 课题研究意义及内容

1．3．1 课题研究意义

1．3．2 课题主要研究内容

1．3．3 论文章节安排

第2章 多色集合装配模型及装配方向确定

2．1 装配模型

2．2 典型装配模型构建技术

2．2．1 基于图论装配模型

2．2．2 基于Petri网装配模型

2．3 基于多色集合理论的装配信息模型

2．3．1 多色集合理论简介

2．3．2 多色集合理论的数学表达

2．3．3 多色集合装配信息模型的构建

2．4 基于干涉矩阵信息的装配方向推理

2．4．1 干涉矩阵概念

2．4．2 装配方向推理

2．5 本章小结

第3章 一种装配路径规划改进偏向目标RRT算法

3．1 装配路径规划算法简介

3．2 快速扩展随机树(RRT)算法介绍

3．2．1 传统RRT算法

3．2．2 偏向目标RRT算法

3．2．3 RRT算法改进策略分析

3．3 基于偏向目标砌汀的装配路径规划改进算法

3．3．1 基于混沌映射分布采样策略

3．3．2 局部引导新节点生成策略

3．3．3 改进RRT算法流程图

3．4 仿真实验

3．5 本章小结

第4章 面向装配路径规划的装配MBD数据集

4．1 装配MBD数据集简介

4．2 装配路径规划MBD数据集的构成

4．3 装配路径规划MBD数据集的表达

4．4 本章小结

第五章 基于CATIA／CAA的装配路径规划系统实现

5．1 系统主要功能模块

5．2 CATLVCAA二次开发技术

5．2．1 CAA-RADE简介

5．2．2 CAA交互式界面开发流程

5．2．3 CAA程序封装方法

5．2．4 系统相关CAA接口与类函数

5．3 数字化装配路径规划系统实例应用

5．3．1 系统界面

5．3．2 改进偏向目标RRT算法自动规划路径

5．3．3 基于CATIA平台的装配路径规划仿真

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢