以飞机、船舶等大尺度复杂结构装配为对象,提出一种全新的面向虚拟装配的信息集成模型- - 胖模型,其不仅包括传统装配模型的三维模型、BOM、层次关系,而且完整定义了特征、约束关系、公差信息,并融合装配过程的物理规律(变形、装配力等)、制造信息(偏差、间隙等)属性,该模型中装配上下文中不断成熟、演进和衍化,由"瘦"变"胖"。模型构架于FBS集成模型,课题探索了融主模型和元模型一体的混合建模方法,通过定义基于XML的胖模型建模语言、完整性约束机制以及模型可视化方法,展开对胖模型定义、表达、演进和驱动的研究;对阐明装配上下文的信息流的演进和衍生机制、揭示面向实际装配过程的动态性和驱动规律有重要意义;同时对完善虚拟装配的基本理论研究提出了新方法,对大尺度复杂结构装配过程中的多约束装配、变形、装配力等物理因素的约束提出新的解决方案,为面向实际装配的装配工艺生成和验证、装配过程控制等研究和应用奠定基础。
Large-scale product;Fat model;Virtual assembly;model evolution;assembly model context
课题以飞机、船舶等大尺度复杂结构装配为对象,提出一种全新的面向虚拟装配的信息集成模型——“胖模型(VAFM)”,该模型不仅包括传统装配模型的三维几何信息、BOM结构信息、装配次序关系,而且定义了装配特征、约束关系、设计公差信息,并能吸附装配过程的物理规律(变形、装配力等)、制造信息(偏差、间隙等)属性,该模型在装配过程上下文中不断演进和衍化,由"瘦"变"胖"。 课题提出的胖模型在彻底研究了主模型、元模型和FBS建模方法的基础上,探索了一种融主模型和元模型为一体的混合建模方法,并给出了胖模型的对象化描述方法;基于OpenXML,实现了胖模型建模语言(VAFML),构建了模型Schema,并实现了胖模型的序列化文件包;给出了胖模型的完整性约束机制和校验方法;提出了一种新的叠加式标注样式对胖模型进行了三维可视化。 接着,课题对胖模型在装配过程上下文的演进和驱动机理展开研究,定义了胖模型上下文对象描述、演进操作符,并给出了在考虑制造偏差环境下的胖模型演进方法和具体用例。 最后,课题研究了胖模型在分布式环境下存储和访问方法,并在两家典型企业(船舶的大部件装配,航天的复合材料大变形、多约束装配)进行应用验证。结果表明,模型满足实践要求,效果明显。 综上所述,课题展开的胖模型定义、表达、演进和应用相关研究,对阐明大尺寸装配过程上下文的信息流、模型演进衍生机制、揭示面向实际装配过程的动态性和驱动规律有较重要意义;课题从模型角度,在虚拟装配在网络化环境、装配过程的动态特性、装配过程涉及的多学科物理规律的整合方面做了有益探索;在考虑制造偏差下的大尺度复杂结构装配过程环境下,课题在企业应用了上述研究方法,结果表明有实际效果。本课题将逐步推进下去,深入应用到现场,为面向实际装配的装配工艺生成和验证、装配过程控制等研究和应用奠定基础。 整个项目从2011 年1 月1 日到2013 年12 月30 日,全面完成了任务书的各项要求,其中发表论文6篇,在国际会议宣读论文2篇,获得专利授权2项,获得软件著作权3项,培养研究生3名,在企业推广应用2项。