【摘要】：伴隨著工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化的發(fā)展,虛擬裝配勢(shì)必會(huì)成為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造研究領(lǐng)域的重要方向。虛擬裝配的研究不僅體現(xiàn)了生產(chǎn)制造業(yè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合,而且改變了傳統(tǒng)的裝配方式,能夠提前發(fā)現(xiàn)裝配問題并檢驗(yàn)和評(píng)估產(chǎn)品的裝配性能,縮短了裝配周期、降低了裝配成本,為制造業(yè)創(chuàng)造了巨大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益,因此,選擇一種合適的、高效的研究方法與理論來提高虛擬裝配效率是需要解決的一個(gè)難題。本文以變速箱為例,研究了裝配序列及路徑規(guī)劃、碰撞檢測(cè)、虛擬裝配系統(tǒng)四個(gè)方面。首先,利用三維建模軟件Solidworks構(gòu)建變速箱實(shí)體模型;選擇帝國競(jìng)爭(zhēng)算法進(jìn)行裝配序列規(guī)劃,針對(duì)其應(yīng)用在裝配序列規(guī)劃中的缺點(diǎn),利用有向圖法獲得了表達(dá)裝配關(guān)系的矩陣,建立了目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù);將層次裝配思想與其結(jié)合并引入微分進(jìn)化,提高了算法的收斂性與尋優(yōu)精度;通過Matlab編程,驗(yàn)證了該改進(jìn)算法的可行性及其優(yōu)越性,為后續(xù)的裝配路徑規(guī)劃提供了理論依據(jù)。其次,基于傳統(tǒng)RRT算法,引入R函數(shù)進(jìn)行RRT算法搜索步長(zhǎng)調(diào)整;針對(duì)RRT算法在虛擬裝配中的不適應(yīng)性,提出將球體法用于隨機(jī)節(jié)點(diǎn)生成并基于裝配引導(dǎo)、約束識(shí)別的精確定位進(jìn)行路徑搜索;基于傳統(tǒng)位姿變換方法低效率問題,將四元數(shù)引入到裝配路徑規(guī)劃中;然后運(yùn)用Matlab編程對(duì)變速箱進(jìn)行裝配路徑規(guī)劃模擬與仿真,驗(yàn)證了改進(jìn)RRT算法的適用性,為之后的虛擬裝配提供了有力的理論依據(jù)。再次,基于碰撞檢測(cè)思想及常見的檢測(cè)方法選擇層次包圍盒法實(shí)施碰撞檢測(cè);通過耗費(fèi)函數(shù),綜合分析、比較常用的三種包圍盒在構(gòu)造時(shí)間、相交測(cè)試時(shí)間、更新時(shí)間、緊密性等方面的不同,選擇三角網(wǎng)格包圍盒實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè);基于Eon軟件內(nèi)部CollisionObject節(jié)點(diǎn)強(qiáng)大的碰撞檢測(cè)功能,在Script節(jié)點(diǎn)程序控制模塊中設(shè)計(jì)了碰撞檢測(cè)范圍和碰撞檢測(cè)結(jié)果響應(yīng)方式,并基于虛擬手進(jìn)行了完整的碰撞檢測(cè),為之后的虛擬裝配系統(tǒng)建立奠定了理論基礎(chǔ)。最后,結(jié)合Eon Studio軟件及其Script腳本功能、VB程序語言及方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套等虛擬外接設(shè)備,基于ActiveX控件與EonX控件之間的信息交互原理,運(yùn)用VB程序?qū)崿F(xiàn)了變速箱虛擬裝配過程可視化并建立了完整的虛擬裝配系統(tǒng)。運(yùn)用該平臺(tái)進(jìn)行虛擬裝配,不僅可以降低裝配時(shí)間,還節(jié)約裝配成本,提高裝配質(zhì)量,為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造提供了有力的指導(dǎo)。
【圖文】：

P1 P2P3ΔX—*∪* 平移P1 P2 P3 ΔX動(dòng)運(yùn)算子與集合運(yùn)算子。幾何實(shí)體構(gòu)造法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小、計(jì)算簡(jiǎn)單、并生成過程中可修改形狀，這也是得以廣泛應(yīng)用的一個(gè)原因。圖 2.1 幾何實(shí)體構(gòu)造法原理示意圖邊界表示法是指任何物體都可以看成是有限個(gè)邊界表面組成的閉合體，這些是平面，也可能是曲面，但均有方向；每個(gè)表面又是由多個(gè)封閉環(huán)確定邊界又是由若干條邊構(gòu)成；每條邊都由兩個(gè)點(diǎn)確定，即體→面→環(huán)→邊→點(diǎn)。綜表示法原理如圖 2.2 所示。

圖 2.15 參數(shù)設(shè)置仿真圖由圖 2.15 可以看出，當(dāng) w1=w2=0.5 時(shí)，w3越大越不容易收斂于最佳適應(yīng)度，當(dāng)w3=0.3 時(shí)，算法收斂于最優(yōu)值 1.5 且迭代次數(shù)最少，消耗時(shí)間最短。同樣，當(dāng) w1=0.5，w3=0.3 時(shí)，算法收斂于最佳適應(yīng)度值 1.5，此時(shí) w2=0.5�；谧罴褏�(shù) w2=0.5，w3=0.3，通過選擇不同的 w1并進(jìn)行仿真試驗(yàn)得到 w1=0.9 時(shí)算法在短時(shí)間內(nèi)、以較少迭代次數(shù)收斂于最佳適應(yīng)度值 1.4。由此可以確定改進(jìn)帝國競(jìng)爭(zhēng)算法的三個(gè)參數(shù)值，即 w1=0.9，，w2=0.5，w3=0.3。為比較改進(jìn)帝國競(jìng)爭(zhēng)算法與傳統(tǒng)帝國競(jìng)爭(zhēng)算法、遺傳算法、蟻群算法在序列規(guī)劃應(yīng)用中的優(yōu)劣而進(jìn)行試驗(yàn)，各算法初始參數(shù)如表 2-4 所示。表 2-4 各算法參數(shù)設(shè)置方法帝國競(jìng)爭(zhēng)算法（ICA）遺傳算法（GA）蟻群算法（ACO）改進(jìn)帝國競(jìng)爭(zhēng)算法（IICA）Pc=0.9，α=2，β=1，β=2，MR=0.3，CR=0.9，
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.46;TG95

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉密;劉檢華;何永熹;尚煒;;復(fù)雜結(jié)構(gòu)條件下的裝配路徑求解與優(yōu)化技術(shù)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年09期

2 曾冰;李明富;張翼;馬建華;;基于螢火蟲算法的裝配序列規(guī)劃研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年11期

3 楊建;謝志強(qiáng);王堅(jiān);夏善衛(wèi);;虛擬裝配技術(shù)概述[J];機(jī)械制造;2013年02期

4 于嘉鵬;王成恩;王健熙;;基于最大-最小蟻群系統(tǒng)的裝配序列規(guī)劃[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年23期

5 孔凡光;何建華;唐奎;;協(xié)同多目標(biāo)攻擊的混合蛙跳融合蟻群算法研究[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2013年20期

6 崔小龍;劉新華;宋國民;;基于子裝配的裝配序列規(guī)劃方法研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2012年05期

7 趙燕偉;盛猛;蘇楠;邢莉;;基于關(guān)聯(lián)函數(shù)的復(fù)雜產(chǎn)品裝配序列規(guī)劃方法[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2011年06期

8 胡小梅;朱文華;俞濤;;基于模糊粗糙集的并行裝配序列規(guī)劃方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年15期

9 邱f^;魏生民;程暉;;基于空間掃略的飛機(jī)產(chǎn)品裝配路徑規(guī)劃技術(shù)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

10 史士財(cái);李榮;付宜利;馬玉林;;基于改進(jìn)蟻群算法的裝配序列規(guī)劃[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2010年06期

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1 劉振宇;面向過程與歷史的虛擬環(huán)境中產(chǎn)品裝配建模理論、方法及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2002年

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1 劉新楠;改進(jìn)帝國競(jìng)爭(zhēng)算法在車架優(yōu)化中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2015年

2 蔣娟;機(jī)器人虛擬裝配建模與路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

3 戴杰;虛擬裝配系統(tǒng)中碰撞檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];大連交通大學(xué);2010年

4 李鑫;基于虛擬環(huán)境的拖拉器運(yùn)動(dòng)部件裝配仿真技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 何朝良;基于CATIA/CAA平臺(tái)的虛擬裝配路徑規(guī)劃的研究[D];南京航空航天大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2620607