外文翻译--GAPP一个装配工艺生成规划器 中文版

扬州大学广陵学院毕业设计（论文）外文资料翻译 教 科 部： 机械电子教科部 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 外 文 出 处： Journal of Manufacturing Systems, 1996,Vol. 15/No. 4 附 件： 指导老师评语 外文资料翻译文字数符合毕业设计要求，内容翻译准确、文字表述通顺，某些专业用词和语句翻译欠妥。 签名： 2014 年 4 月 5 日 GAPP：一个装配工艺生成规划器 摘要 本文介绍了关于自动化装配规划的深入研究成果。一个装配工艺生成规划器（ GAPP）已经开发出来，通过输 入要组装的产品的实体模型，然后就可以输出它的可行装配序列。一旦该产品可以用商业建模软件生成实体模型，就可以通过GAPP 产生实体模型的边界表示（ B-REP）文件，生成一个有装配工艺规划的关系图。此图从几何，稳定性和可访问性的观点展示了一切合理的装配序列。 合理的装配序列的共同优点 ,可以用相关的标准来决定，比如一定数量的再定位或者类似装配序列可以连续的操作 。 发动机是非常具有柔性的并且可以统一处理不同的装配问题，例如，遇到需要拆卸修复的产品可以不完全拆卸，同时也可以采用预先组件来装配。工业产品实例说明了这种工具的潜 力。 关键词：组装，拆卸，装配序列，装配规划 介绍 较短的产品生命周期、小批量、按时制造生产已经大大耗费了组装的时间。这已经呼吁有效的软件工具来协助规划。 任务计划执行期间，因为经济的影响，一个适当的装配序列的选择是至关重要的。早期在装配规划侧重于自动生成大量的给定产品的序列，以及调查潜在的紧凑的装配次序表示方案。大部分推论都是凭人们的经验，例如消除不可行的装配序列限制或评估和选择一些基于成本标准的。 今天，有许多装配规划人员，可以灵活生成所有可能的装配一个产品的序列，并丢弃所有那些不可行的约束。目前的研究重 点在于减少装配顺序因素的制约和相关的成本，这可以从所有可行的那些序列中选择更好的装配准则。 本文详细介绍了综合装配规划的方法，其中关于生成、消除和装配序列的评价都是在每个进程中展现出来的。由此产生的的软件工具，称为生成装配工艺规划师（ GAPP），基于 C+和 OSF/Motif 上运行的图形窗口界面软件。图 1 显示软件的框图。还提出了在本文的结尾图 18 中是一个窗口界面屏幕转储。 本文的下一节描述了产品的图模型，在第三节描述了从产品自动生成的的实体模型用来作为装配顺序引擎的输入。接着概述了一些用于消除不可行的装 配约束序列，从而减少搜索空间。该第五部分简要介绍了实际应用中标准成本的作用，最后一个节讨论了该软件的影响成就。 图 1 产品图模型 概述 装配操作可以被看作是建立零之间的联系和附件，或者是在无冲突路径中组件的使用。因此在装配规划的要素是零件的配对信息。 这种信息有助于一个二元关系的一组零件可以更适当地在图模型中表示 。其中可以看出零件定点和边缘的配对关系。 图 2 显示了一个简单的四模块产品及其图模型。可以看到三个类型的配对关系是有可能的。他们定义如下 : 1.如果两个组件在组装产品中一直存在物理接触 ，他们会有接触约束。 2. 如果两个组件在组装产品中不存在恒定的物理接触，或者一个正交方向的线性延长与另外一个产生碰撞，他们会有封闭约束。 3. 如果两个组件在组装产品中不存在恒定的物理接触，或者任何一个正交方向的线性延长都不会与另外一个产生冲突，他们就不受约束。 图 3 显示了示例的两个部分自由不受约束的关系。 请注意，尽管封闭约束和自由配对关系不涉及接触，但他们意味着无冲突路径的坐标系统的选择可能存在或可能不存在。这些非接触配对关系，从一种几何的干涉角度来看对确定可行装配序列发挥重要作用。 显然，上面的定义是 这样的，在任何产品的图模型始终是一个完整的图形（即，每一个零件与其他零件至少具有上述中三个配合关系的一个）。 生成的图形模型是几何推理的过程，主要包括确定哪些部分有哪些类型的配对关系。 N 组件产品的配对关系可以表示为 n(n-1)/2。 从实体模型自动生成图模型 一种自动建立了内部的图模型的计算机表示方法已经被研究出来。通过从产品的实体模型生成的 B-REP 文件的信息自动生成图模型，使用 ICEMDD 实体建模。该方法主要包括 B-REP 文件包含的零件的表面信息。特别地，每个涉及在表面上的数学测试，有助于判断这些部位属于 表面相互接触，阻止或自由。图 4 和图 5为例“ A”和“ B”的接触块之间的配合关系，在图 2 中，从它们的配合的分析在B-REP 文件包含曲面定义。在图 4 中， N1 和 N2 分别是块“ A”和“ B”表面的单位法向量，两块之间的距离表示为 d， PL 和 P2 为表面上的点。 假设对块“ A”和“ B”的限制，与所选择的坐标系统，分别是为识别两个表面之间的配合关系，必须满足三个条件： 用于上述所有计算数据，都是从 B-REP 文件得到。 在图 5 中， N1 和 N2 分别是块或者 或者 或者 “ A”和“ B”表面的单位法向量，假设圆柱块的约束 “ a”和“ b”相对 于所选择的坐标是 和这两者之间的接触面的配对关系必须满足三个条件： 用于确定表面相同的条件联系也用于阻塞和自由配合关系识别。例如，阻止两个平面之间需要条件 (1)及 (5)要得到满足，但不满足条件 (2)，而同样自由的关系类型的表面只需要条件 (1)满足，但不是条件 (2)及 (5)。构建自由矩阵在3d 空间最多六个自由度 :三个翻译和三个旋转。在装配规划通过进一步考虑 ,比实际的方向 (+或 -)平移或旋转大约一半的自由度是更适当的。这 12 个自由度分别为 .字母 T 和 R 代表分别平移和旋转。 一旦两零件之间 接触，阻塞，或 自由有关系已确定， 这种关系提供的自由度隐含在一个适当的 3x4 的矩阵 ,称为自由矩阵 ,在那里矩阵中存在的每个条目和它所代表的自由度之间有对应关系 : 每一个接触表面自动构建自由矩阵 。一个自由矩阵函数 ,包括 arg1 了 arg2配合关系。函数通过一个自由矩阵表示，零件的自由度提供了关系。每个自由度代表的条目可用 1 或 0 表示矩阵。这些信息是用来计算几何干涉操作。 图 6 显示了一个简单的例子， 用自由矩阵计算了在图 4 和图 5 这两种配合关系。自由矩阵表示了与平面接触 (图 4)所示，与圆柱接触 (图 5)所示。 为了获得在零件表面所产生 的最终自由矩阵，所需要的是在 先前生成的自由矩阵条目自由度区间 之间做一个 “和”逻辑。 该模型的限制 就目前而言，该产品的每一个部分进行组装必须使用块，圆柱体，圆锥体进行建模，球体，革命，平板（扫描）和他们的组合。虽然固体建模器用于启用复杂对象建模，例如，使用从空气紧 B-样条信封其中可以计算固体 这种格式 B-REP 文件信息很复杂，尚未有明确条件确定其配合关系。 另一个限制在于自动计算旋转零件的自由矩阵。现在，从使用 B-REP 文件分析到目前为止所描述的概念只有平面部分是自动生成的。旋转部分，如有必要，必须手动完成。 因 此，图模型生成的自动化是限于这种广泛和有代表性的分类产品的零部件 。 最后， GAPP 可以处理的产品其其零件和子组件，在遵守所选择的正交坐标系统是可以组装的。因为 B-REP 文件明确表示表面法线使用标准 4x4 齐次矩阵，它是可能的确定装配的方向而不是匹配的坐标系统。扩展的方法这种情况下没有被调查。 装配序列的列举 来源于实体模型图模型的形式更适合装配序列的表示方案，下一个算法引擎是用来开发和提取模型的装配序列。 基本原理枚举 德梅洛和桑德森已经开发出一种强大的数学和系统的装配顺序引擎。该过程开始通过把产品的图形模型作 为搜索图的根节点。搜索图扩张来完成通过在根节点中的割集的计算（一个割集是图中的一组边，去除其中由 onemS 增加图形元件的数量）。 每一集在下面有对应一个新的节点层。任何新的节点产生的图形表示它的父节点减去边割集。然后在新生成的节点的图形表示的割集计算，得到另一层，等等。这个过程停止，当一个节点已生成的所有边缘已被删除。注意拆卸方法是按照人力来规划的。 在 GAPP，通过这种方法生成的装配序列是简洁的如（图 7）。每个路径从上到下是拆卸序列。要从下到上给出相应的装配序列。 更新割集 在现实中 ,一个不能计算一组新的割 集，每次在搜索图生成一个新节点，因为底层组合的复杂性 ,这种计算科学家发明了一种方法 ,确保只有根节点的装配状态的图形生成。任何其他割集新生成的节点仅是通过更新组割集根节点。 图 8 是用来描述该方法。经过根节点的六个割集已经计算，生成图表的六个新的状态。六个割集根节点的每个新的子节点被继承。继承的割集的一些边缘，这是新的子节点的一部分，必须先删除。例如，从割集获得子集 5E1， E3， E5。在此割集的边缘不能是子集 5 任何割集的一部分。它们，因此，从继承的组中删除，产生新的割集： 从这个新的列表，第一和第二，以及第三和第四的组合，因为他们都代表相同的割集。第五，这是从根节点删除的产生子集 5，是空集。因此，成为： 然后用一种算法来检查边缘的剩余集是割集（即，子的状态产生一个比在父状态更多的组件）。应用该算法对边缘消除了最后一个。然后割集的子集 5： 1-e2, 2-e4. 对于每一个新的节点重复这个过