外文翻譯--GAPP一個裝配工藝生成規(guī)劃器 中文版

揚州大學廣陵學院畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯 教 科 部： 機械電子教科部 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 外 文 出 處： Journal of Manufacturing Systems, 1996,Vol. 15/No. 4 附 件： 指導老師評語 外文資料翻譯文字數符合畢業(yè)設計要求，內容翻譯準確、文字表述通順，某些專業(yè)用詞和語句翻譯欠妥。 簽名： 2014 年 4 月 5 日 GAPP：一個裝配工藝生成規(guī)劃器 摘要 本文介紹了關于自動化裝配規(guī)劃的深入研究成果。一個裝配工藝生成規(guī)劃器（ GAPP）已經開發(fā)出來，通過輸 入要組裝的產品的實體模型，然后就可以輸出它的可行裝配序列。一旦該產品可以用商業(yè)建模軟件生成實體模型，就可以通過GAPP 產生實體模型的邊界表示（ B-REP）文件，生成一個有裝配工藝規(guī)劃的關系圖。此圖從幾何，穩(wěn)定性和可訪問性的觀點展示了一切合理的裝配序列。 合理的裝配序列的共同優(yōu)點 ,可以用相關的標準來決定，比如一定數量的再定位或者類似裝配序列可以連續(xù)的操作 。 發(fā)動機是非常具有柔性的并且可以統一處理不同的裝配問題，例如，遇到需要拆卸修復的產品可以不完全拆卸，同時也可以采用預先組件來裝配。工業(yè)產品實例說明了這種工具的潛 力。 關鍵詞：組裝，拆卸，裝配序列，裝配規(guī)劃 介紹 較短的產品生命周期、小批量、按時制造生產已經大大耗費了組裝的時間。這已經呼吁有效的軟件工具來協助規(guī)劃。 任務計劃執(zhí)行期間，因為經濟的影響，一個適當的裝配序列的選擇是至關重要的。早期在裝配規(guī)劃側重于自動生成大量的給定產品的序列，以及調查潛在的緊湊的裝配次序表示方案。大部分推論都是憑人們的經驗，例如消除不可行的裝配序列限制或評估和選擇一些基于成本標準的。 今天，有許多裝配規(guī)劃人員，可以靈活生成所有可能的裝配一個產品的序列，并丟棄所有那些不可行的約束。目前的研究重 點在于減少裝配順序因素的制約和相關的成本，這可以從所有可行的那些序列中選擇更好的裝配準則。 本文詳細介紹了綜合裝配規(guī)劃的方法，其中關于生成、消除和裝配序列的評價都是在每個進程中展現出來的。由此產生的的軟件工具，稱為生成裝配工藝規(guī)劃師（ GAPP），基于 C+和 OSF/Motif 上運行的圖形窗口界面軟件。圖 1 顯示軟件的框圖。還提出了在本文的結尾圖 18 中是一個窗口界面屏幕轉儲。 本文的下一節(jié)描述了產品的圖模型，在第三節(jié)描述了從產品自動生成的的實體模型用來作為裝配順序引擎的輸入。接著概述了一些用于消除不可行的裝 配約束序列，從而減少搜索空間。該第五部分簡要介紹了實際應用中標準成本的作用，最后一個節(jié)討論了該軟件的影響成就。 圖 1 產品圖模型 概述 裝配操作可以被看作是建立零之間的聯系和附件，或者是在無沖突路徑中組件的使用。因此在裝配規(guī)劃的要素是零件的配對信息。 這種信息有助于一個二元關系的一組零件可以更適當地在圖模型中表示 。其中可以看出零件定點和邊緣的配對關系。 圖 2 顯示了一個簡單的四模塊產品及其圖模型?？梢钥吹饺齻€類型的配對關系是有可能的。他們定義如下 : 1.如果兩個組件在組裝產品中一直存在物理接觸 ，他們會有接觸約束。 2. 如果兩個組件在組裝產品中不存在恒定的物理接觸，或者一個正交方向的線性延長與另外一個產生碰撞，他們會有封閉約束。 3. 如果兩個組件在組裝產品中不存在恒定的物理接觸，或者任何一個正交方向的線性延長都不會與另外一個產生沖突，他們就不受約束。 圖 3 顯示了示例的兩個部分自由不受約束的關系。 請注意，盡管封閉約束和自由配對關系不涉及接觸，但他們意味著無沖突路徑的坐標系統的選擇可能存在或可能不存在。這些非接觸配對關系，從一種幾何的干涉角度來看對確定可行裝配序列發(fā)揮重要作用。 顯然，上面的定義是 這樣的，在任何產品的圖模型始終是一個完整的圖形（即，每一個零件與其他零件至少具有上述中三個配合關系的一個）。 生成的圖形模型是幾何推理的過程，主要包括確定哪些部分有哪些類型的配對關系。 N 組件產品的配對關系可以表示為 n(n-1)/2。 從實體模型自動生成圖模型 一種自動建立了內部的圖模型的計算機表示方法已經被研究出來。通過從產品的實體模型生成的 B-REP 文件的信息自動生成圖模型，使用 ICEMDD 實體建模。該方法主要包括 B-REP 文件包含的零件的表面信息。特別地，每個涉及在表面上的數學測試，有助于判斷這些部位屬于 表面相互接觸，阻止或自由。圖 4 和圖 5為例“ A”和“ B”的接觸塊之間的配合關系，在圖 2 中，從它們的配合的分析在B-REP 文件包含曲面定義。在圖 4 中， N1 和 N2 分別是塊“ A”和“ B”表面的單位法向量，兩塊之間的距離表示為 d， PL 和 P2 為表面上的點。 假設對塊“ A”和“ B”的限制，與所選擇的坐標系統，分別是為識別兩個表面之間的配合關系，必須滿足三個條件： 用于上述所有計算數據，都是從 B-REP 文件得到。 在圖 5 中， N1 和 N2 分別是塊或者 或者 或者 “ A”和“ B”表面的單位法向量，假設圓柱塊的約束 “ a”和“ b”相對 于所選擇的坐標是 和這兩者之間的接觸面的配對關系必須滿足三個條件： 用于確定表面相同的條件聯系也用于阻塞和自由配合關系識別。例如，阻止兩個平面之間需要條件 (1)及 (5)要得到滿足，但不滿足條件 (2)，而同樣自由的關系類型的表面只需要條件 (1)滿足，但不是條件 (2)及 (5)。構建自由矩陣在3d 空間最多六個自由度 :三個翻譯和三個旋轉。在裝配規(guī)劃通過進一步考慮 ,比實際的方向 (+或 -)平移或旋轉大約一半的自由度是更適當的。這 12 個自由度分別為 .字母 T 和 R 代表分別平移和旋轉。 一旦兩零件之間 接觸，阻塞，或 自由有關系已確定， 這種關系提供的自由度隱含在一個適當的 3x4 的矩陣 ,稱為自由矩陣 ,在那里矩陣中存在的每個條目和它所代表的自由度之間有對應關系 : 每一個接觸表面自動構建自由矩陣 。一個自由矩陣函數 ,包括 arg1 了 arg2配合關系。函數通過一個自由矩陣表示，零件的自由度提供了關系。每個自由度代表的條目可用 1 或 0 表示矩陣。這些信息是用來計算幾何干涉操作。 圖 6 顯示了一個簡單的例子， 用自由矩陣計算了在圖 4 和圖 5 這兩種配合關系。自由矩陣表示了與平面接觸 (圖 4)所示，與圓柱接觸 (圖 5)所示。 為了獲得在零件表面所產生 的最終自由矩陣，所需要的是在 先前生成的自由矩陣條目自由度區(qū)間 之間做一個 “和”邏輯。 該模型的限制 就目前而言，該產品的每一個部分進行組裝必須使用塊，圓柱體，圓錐體進行建模，球體，革命，平板（掃描）和他們的組合。雖然固體建模器用于啟用復雜對象建模，例如，使用從空氣緊 B-樣條信封其中可以計算固體 這種格式 B-REP 文件信息很復雜，尚未有明確條件確定其配合關系。 另一個限制在于自動計算旋轉零件的自由矩陣?，F在，從使用 B-REP 文件分析到目前為止所描述的概念只有平面部分是自動生成的。旋轉部分，如有必要，必須手動完成。 因 此，圖模型生成的自動化是限于這種廣泛和有代表性的分類產品的零部件 。 最后， GAPP 可以處理的產品其其零件和子組件，在遵守所選擇的正交坐標系統是可以組裝的。因為 B-REP 文件明確表示表面法線使用標準 4x4 齊次矩陣，它是可能的確定裝配的方向而不是匹配的坐標系統。擴展的方法這種情況下沒有被調查。 裝配序列的列舉 來源于實體模型圖模型的形式更適合裝配序列的表示方案，下一個算法引擎是用來開發(fā)和提取模型的裝配序列。 基本原理枚舉 德梅洛和桑德森已經開發(fā)出一種強大的數學和系統的裝配順序引擎。該過程開始通過把產品的圖形模型作 為搜索圖的根節(jié)點。搜索圖擴張來完成通過在根節(jié)點中的割集的計算（一個割集是圖中的一組邊，去除其中由 onemS 增加圖形元件的數量）。 每一集在下面有對應一個新的節(jié)點層。任何新的節(jié)點產生的圖形表示它的父節(jié)點減去邊割集。然后在新生成的節(jié)點的圖形表示的割集計算，得到另一層，等等。這個過程停止，當一個節(jié)點已生成的所有邊緣已被刪除。注意拆卸方法是按照人力來規(guī)劃的。 在 GAPP，通過這種方法生成的裝配序列是簡潔的如（圖 7）。每個路徑從上到下是拆卸序列。要從下到上給出相應的裝配序列。 更新割集 在現實中 ,一個不能計算一組新的割 集，每次在搜索圖生成一個新節(jié)點，因為底層組合的復雜性 ,這種計算科學家發(fā)明了一種方法 ,確保只有根節(jié)點的裝配狀態(tài)的圖形生成。任何其他割集新生成的節(jié)點僅是通過更新組割集根節(jié)點。 圖 8 是用來描述該方法。經過根節(jié)點的六個割集已經計算，生成圖表的六個新的狀態(tài)。六個割集根節(jié)點的每個新的子節(jié)點被繼承。繼承的割集的一些邊緣，這是新的子節(jié)點的一部分，必須先刪除。例如，從割集獲得子集 5E1， E3， E5。在此割集的邊緣不能是子集 5 任何割集的一部分。它們，因此，從繼承的組中刪除，產生新的割集： 從這個新的列表，第一和第二，以及第三和第四的組合，因為他們都代表相同的割集。第五，這是從根節(jié)點刪除的產生子集 5，是空集。因此，成為： 然后用一種算法來檢查邊緣的剩余集是割集（即，子的狀態(tài)產生一個比在父狀態(tài)更多的組件）。應用該算法對邊緣消除了最后一個。然后割集的子集 5： 1-e2, 2-e4. 對于每一個新的節(jié)點重復這個過