proe中生成零件拆卸會(huì)優(yōu)先約束矩陣(二)

    需要說明的是,如果產(chǎn)品中元件比較多時(shí),拆卸層次信息圖會(huì)比較復(fù)雜,此時(shí)可作如下的簡(jiǎn)化處理:
    (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品采用多層迭代處理方式。對(duì)于較為復(fù)雜的產(chǎn)品,可將產(chǎn)品劃分為幾個(gè)子拆卸體,子拆卸體被視為一個(gè)元件來處理,以此構(gòu)建產(chǎn)品的拆卸層次信息圖進(jìn)行拆卸序列規(guī)劃。產(chǎn)品級(jí)的拆卸序列規(guī)劃完成后,再導(dǎo)入子拆卸體進(jìn)行規(guī)劃,從而通過一個(gè)層進(jìn)的迭代方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的完整拆卸序列規(guī)劃過程。
    (2)消除復(fù)雜產(chǎn)品中的連接件。對(duì)于較為復(fù)雜的產(chǎn)品,為了簡(jiǎn)化產(chǎn)品的模型,可以從產(chǎn)品模型中移除一些基本的連接件,如螺釘、螺母等。通過這樣的處理方式,對(duì)簡(jiǎn)化產(chǎn)品模型后得到的拆卸方案,同樣適用于原產(chǎn)品的拆卸序列規(guī)劃,產(chǎn)品中元件的拆卸操作就代表了"移除連接件十拆卸元件"。這種方法比較符合實(shí)際應(yīng)用中的情況,同時(shí)也有助于簡(jiǎn)化拆卸序列規(guī)劃平臺(tái)的計(jì)算復(fù)雜性。

2節(jié)點(diǎn)可拆卸性判定

    設(shè)待拆卸的零件節(jié)點(diǎn)為i,己拆卸的零件集合為Dis={Disassembly},在拆卸優(yōu)先約束矩陣R中,與Dis集合中元素相對(duì)應(yīng)的行和列自然消失,形成節(jié)點(diǎn)1當(dāng)前的拆卸優(yōu)先約束矩陣R',根據(jù)拆卸優(yōu)先約束矩陣所表示的具體的物理意義,可以得到以下兩條判別準(zhǔn)則:
    準(zhǔn)則1節(jié)點(diǎn)的拆卸可行性判定準(zhǔn)則若{Hi}=0,則表示拆卸當(dāng)前零件i不受其它零件的空間制約,拆卸操作在實(shí)際拆卸過程中可以實(shí)現(xiàn),故節(jié)點(diǎn)i在當(dāng)前狀態(tài)下的拆卸可行,可拆卸性標(biāo)識(shí)為True;否則,標(biāo)識(shí)為False .
    準(zhǔn)則2下層組成節(jié)點(diǎn)判別準(zhǔn)則若節(jié)點(diǎn)1的拆卸可行性標(biāo)識(shí)為True,則Dis=Dis∪{ i } ,集合Next={j|j不屬于Dis}中的元素組成節(jié)點(diǎn)i的下層目標(biāo)點(diǎn)集合。任取as  ∈Next;,節(jié)點(diǎn)a、的拆卸可行性標(biāo)識(shí)根據(jù)準(zhǔn)則1來判定。
    所有標(biāo)識(shí)為True的節(jié)點(diǎn)組成節(jié)點(diǎn)i的下層節(jié)點(diǎn)集合Ti,顯然Ti 不屬于 Next;,再下一層節(jié)點(diǎn)將從Ti中產(chǎn)生。由此,逐層構(gòu)建產(chǎn)品的拆卸層次信息圖。

3自動(dòng)生成拆卸優(yōu)先約束矩陣

    構(gòu)建拆卸層次信息圖的基礎(chǔ)信息即是拆卸優(yōu)先約束矩陣。因此,自動(dòng)生成拆卸優(yōu)先約束矩陣是實(shí)現(xiàn)可拆卸性自動(dòng)判定、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)拆卸規(guī)劃過程自動(dòng)建模的關(guān)鍵因素。以proe實(shí)體模型為研究對(duì)象,利用Prorfoolkit API自動(dòng)生成產(chǎn)品中零件的拆卸優(yōu)先約束矩陣。Pro/Toolkit API是proe與外部應(yīng)用程序之間的接口,它提供了一系列的函數(shù)和過程,通過用C語言編程來調(diào)用這些函數(shù)或過程,能夠?qū)roe模型文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作。
    所開發(fā)的系統(tǒng)包括預(yù)處理模塊、拆卸路徑生成模塊和干涉檢查模塊,其工作流程如圖3所示。

3.1預(yù)處理模塊

    預(yù)處理模塊的工作有:調(diào)入產(chǎn)品的proe模型,提取相關(guān)零部件信息(包括ID號(hào)、配合關(guān)系、位姿矩陣等),同時(shí)獲得零件列表等。
    產(chǎn)品中往往包含數(shù)個(gè)相同的零件,如圖1所示風(fēng)機(jī)部件中,包含4個(gè)相同的自攻螺釘用于連接軸流電機(jī)和支架。在產(chǎn)品CAD模型中,相同的零件體現(xiàn)為同一零件的多個(gè)實(shí)例。建立產(chǎn)品的拆卸層次信息圖時(shí),相同的零件僅用一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示,其拆卸操作的次數(shù)等于零件的個(gè)數(shù)。因此,在預(yù)處理模塊刪除同一零件的多個(gè)實(shí)例,僅保留其中一個(gè)進(jìn)行拆卸優(yōu)先約束矩陣的自動(dòng)生成。同時(shí),對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品,為了簡(jiǎn)化產(chǎn)品的模型,應(yīng)刪除產(chǎn)品中零件之間的連接件,將連接件的類型和數(shù)量作為零件之間的連接方式信息。如將圖1中連接軸流電機(jī)和支架的4個(gè)自攻螺釘刪除,拆卸層次信息圖中的節(jié)點(diǎn)數(shù)將由18個(gè)降為12個(gè),拆卸軸流電機(jī)的操作就代表了"松開4個(gè)自攻螺釘+拆卸軸流電機(jī)"。該文通過零件的文件名來識(shí)別和判定連接件。
    最后保存預(yù)處理后的Fro/E裝配體文件。

3.2拆卸路徑生成模塊

    拆卸路徑生成模塊通過分析零件在裝配體中的幾何配合約束,求取零部件的可行拆卸運(yùn)動(dòng)方向集,并以其中與產(chǎn)品坐標(biāo)系或零件坐標(biāo)系的的軸向重合的方向作為零件的優(yōu)先拆卸方向。
    在proe中,幾何配合約束是在建立裝配體模型的過程中交互定義的,每一約束包括3個(gè)方面的信息:約束類型、元件參照元素和基體參照元素。參照元素指元件或基體中直接參與配合的幾何構(gòu)造元素,包括點(diǎn)、實(shí)體邊線、面等,構(gòu)成這些幾何構(gòu)造元素的幾何特征參數(shù)均可以從Pro1E系統(tǒng)中通過接口函數(shù)來提取。裝配元件在目標(biāo)裝配體內(nèi)的最終位姿一般由兩個(gè)或兩個(gè)以上的兒何配合約束確定,對(duì)這些約束進(jìn)行分析組合可以求取元件拆卸運(yùn)動(dòng)的參考方向。如對(duì)于軸孔插裝的配合約束組合來講,元件的拆卸運(yùn)動(dòng)方向必定與基體貼合平面的外法矢一致,因而可唯一確定。
    因此,零件拆卸優(yōu)先約束矩陣反映零件各自沿優(yōu)先拆卸方向拆卸時(shí)受其它零部件的空間制約情況。生成拆卸路徑的主要步驟如下:
    第1步從零件列表中選取一個(gè)零件;
    第2步分析該零件的幾何配合約束,求取零件優(yōu)先拆卸方向d及基體坐標(biāo)系(局部坐標(biāo)系)的方向矢量D':
    第3步d←d*D'(將d從局部坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為全局坐標(biāo)系);
    第4步確定該零件的移動(dòng)距離S和步長(zhǎng)疾
    第5步如果所有零件的路徑都生成完畢,程序結(jié)束:否則,從零件列表中選取下一個(gè)零件,并返回到第3步繼續(xù)執(zhí)行。
    此外,將最先裝入產(chǎn)品裝配體模型中的零件稱為基礎(chǔ)件,由于基礎(chǔ)件沒有幾何配合約束,因此其拆卸路徑不能通過以上方法生成。由工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拆卸序列規(guī)劃時(shí),基礎(chǔ)件通常是最后拆卸的,也就是說,其它零件的拆卸都優(yōu)先于基礎(chǔ)件。所以,拆卸優(yōu)先約束矩陣內(nèi)基礎(chǔ)件i所對(duì)應(yīng)的行中,除Rii=0外,其余元素的值為Rij=1, j≠i.

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