【摘 要】
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数字化技术的飞速进步,促进了机械领域的产业升级。但目前大型复杂装备的装配工艺方案制定大多依赖人工经验,尤其体现在装配序列规划等关键环节。同时还存在以下问题:(1)由于复杂装备零部件数量巨大造成装配序列规划效率低下;(2)因历史装配工艺方案的存储多采用纸质或电子文档,从海量装配工艺文档中获取特定装配工艺知识十分繁琐困难;(3)获取的装配工艺知识多以文字形式表达,操作人员需要自行理解完成装配任务,理解
【基金项目】
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国家重点研发计划“地下工程装备数字样机及数字孪生技术与系统研发”(2019YFB1705202),2019年12月至2022年11月,子课题“地下工程装备数字孪生仿真系统”项目;
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数字化技术的飞速进步,促进了机械领域的产业升级。但目前大型复杂装备的装配工艺方案制定大多依赖人工经验,尤其体现在装配序列规划等关键环节。同时还存在以下问题:(1)由于复杂装备零部件数量巨大造成装配序列规划效率低下;(2)因历史装配工艺方案的存储多采用纸质或电子文档,从海量装配工艺文档中获取特定装配工艺知识十分繁琐困难;(3)获取的装配工艺知识多以文字形式表达,操作人员需要自行理解完成装配任务,理解一致性的差异客观上增加了装配难度。针对以上问题本文开展以下研究:为了提高装配序列规划的高效性与智能性,本文提出多信息融合的装配序列规划方法。通过融合装配干涉矩阵、装配关联矩阵等多种装配信息,构建装配序列评价函数;将粒子群智能寻优算法思想应用于装配序列规划问题,以装配序列评价值为优化目标,对装配序列进行优化。论文对标准粒子群进行离散化,使提出方法适用于装配序列规划问题;通过对动态衰减自适应惯性权重、基于深度区域寻优与高斯变异等方法的研究提出装配序列变异模型,结合天牛须算法改善搜索方向,降低算法早熟概率。设计地下工程装备关键部件装配序列规划实验,验证本文所提算法的有效性。为从大量装配工艺数据中及时获取工艺知识,提高装配效率,本文以地下工程装备关键部件为例,创建其装配工艺知识图谱,支持装配工艺知识有效获取,将装配工序、零部件属性等信息采用可视化方式实现智能推送。论文基于Trans R知识图谱翻译模型对获取的知识进行向量化表达,将向量中丰富的语义信息作为下游任务的输入;研发注意力机制的双向长短期记忆神经网络的知识推荐算法;构建基于知识图谱的装配工序知识推送模型,通过盾构机中螺旋输送机装配工序推送过程验证装配算法的有效性。研发基于增强现实的装配序列引导系统。采用Vuforia实现虚实融合的视觉效果;使用Visual Studio、Pycharm、3DMax构建系统基本架构与功能脚本;利用My SQL和Neo4j进行数据管理;提出视锥体剔除与动态遮挡剔除的渲染优化方法。最后,实现基于增强现实的装配序列引导功能,能够有效辅助操作人员完成装配任务。
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