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装配规划的可重构装配模型及其调整方法
Xiaoyi WANG 1, 2, * , Quanxian WANG 1 , Yoshio SAITO 2 , Jiang ZHU 2 , Tomohisa TANAKA 2
1. School of Mechanical Engineering, Anhui University of Technology, P.R.China
2. Department of Mechanical and Control Engineering, Tokyo Institute of Technology, JAPAN* wangxy_ahut@yahoo.com
摘要
复杂产品在装配规划阶段通常被分解为不同层次的组件，以实现有效的生产。在数据库中直接调整产品的设计结构树是快速划分各级组件的重要途径。但是，装配重组，如调整和修改设计结构树，是很难在CAD中完成，这是因为装配模型的刚性限制。本文首先介绍了装配信息。提出了一个基于装配关系单元的装配关系模型，这是具有层次结构的信息与灵活装配关系信息。还介绍了装配信息的组织和存储机制。基于重组模式分析，汇编文件汇编信息动态管理方法在组织结构树进行了详细介绍。通用传动装置的实例研究，最后给出了在数字装配样机系统中对上述研究结果进行验证。
关键词：装配模型，重构模型，重构模型，重构算法，装配规划，数字化装配
1介绍
在对复杂产品的大量构造时，在装配制造之前，装配规划工程师通常分解成制造结构树进行递归分割组件，这是根据设备能力的要求，工人技能和生产周期时间等。
在设计阶段的情况下，产品已经被划分为不同水平的组件通过考虑以下几个因素，如零件，材料，设计师的功能，供应商等，这些都会影响设计结构树。
但是,在设计阶段可以创建的组件可能无法准确地组装。由于不同的的目的，在设计结构树与制造结构树之间往往会有一点差异的组件[ 1，2 ]。辅助数字装配环境，如果规划工程师能够调整直接在结构树的组件成员分配组件的制造，这实际上，组织结构树，它将大大缩短复杂产品装配规划的时间[ 2 ]。
图1显示一种从CAD设计树到制造树[ 3 ]重组实例。
在大多数CAD中，因为刚性CAD的局限性很难进行复杂产品和大的重组结构树模型。因此，适当的装配模型是重组结构树的重要基础。为代表装配结构，Lee[ 4 ]提出分层装配关系建模方法，在这两个组件之间的虚拟化组织链接。Ishii [ 5 ]指出，灵活的表示装配信息是必要的，并提出基于语义网的装配模型表示方法。
为了确保组织结构树，Zeng and Jiao [1,6] 提出装配模型结构树模型与装配关系模型。Zhang [7]介绍了可重构装配模型的代表性和处理，以满足网络化协同虚拟装配的要求。然而，前者的装配模型解耦，难以维持一些组件信息的一致性。后者侧重于代表技术的装配模型。
在数字环境下，结构树的每个组件的装配文件记录其装配信息。
在组织结构树，在装配文件中的一些信息会改变因为组件的成员已经改变。另一方面，一些汇编信息交换通常发生在汇编文件之间。
在本文中，组织方法基于装配关系装配信息元素（是）提出了在组织结构树支持装配模型信息的变化。动态详细介绍了装配文件中的装配信息管理方法
2 基于组件的装配信息组织方法
装配模型包括五种信息，即属性、拓扑、关系、几何和过程。
组件属性表示管理和物理信息集的产品。装配拓扑表示层次结构的信息，通过各种级别的组件代表。作为装配关系包括配合关系、几何约束、连接关系和运动都装配单元之间的关系。装配几何表示形状，大小，位置，或各部分和各组件的定位。装配过程包括装配顺序、路径、工具、设备等。
产品结构树重组时，装配拓扑结构有明显变化。与装配拓扑耦合，两者之间的组件的装配关系信息也查民营企业在组织结构。为了有效地管理上述信息的变化，提出了一种采用层次结构模型的装配关系模型[3 ]。
2.1基于ARE的装配关系模型
对各种级别的组件产品，装配关系看起来对组件的水平，但最终都是通过部分配合对方的一些特征建立。这里的装配关系元素（是），这说明了基本的装配关系这两个部分之间，是用来代表丰富的信息的装配关系。
ARE实际上是由基本组件关系的九个属性组成的信息集合。ARE= {PAU,EAU 1 , EAU 2 , Prt 1 , Prt 2 , AttrMate, AttrGC, AttrCon,AttrMot }.
PAU包含于ARE，无疑这是组件的装配结构树的节点。PRT 1和PRT 2分别表示ARE的NO.1和NO.2的充实部分。EAU 1 , EAU 2分别表示PRT 1和PRT 2装配单元并在结构树的枷锁下一级装配单元的PRT 1和PRT 2。EAU i（i = 1,2）也许是零件或组件。
例如，图2（b）中e15 是ARE。 PAU, EAU 1 , EAU 2 , Prt 1 和 Prt 2 在e15中是分别的一部分,S 1 , S 2 , p 5 和 p 7 . PAU, EAU 1 , EAU 2 , Prt 1 和 Prt 2 在e 10 分别是 S 1 , p 9 , p 10 , p 9 and p 10 .
attrmate代表交配的属性，attrgc，attrcon和attrmot分别表示几何约束、连接关系和运动PRT 1和PRT2的关系信息。
ARE的属性，如PRT 1，PRT 2，attrmate，attrgc，attrcon和attrmot，侧重如何装配关系对部分水平表。当改变组件的划分时，这些属性不会改变。显示属性包括PAU，EAU 1 和EAU2
密切注意如何装配关系出现在组件级和组件分区的改变会改变。
所有的产品可以用一个无向图表示（图2（a））说明装配关系信息.图的顶点表示部分，而边表示的是。每一个都只有一个拥有对象。每个组件都有一定数量的ARE.很明显，就是拥有对象的每个组件都包括在里面。例如，组S1图2（b）有三个ARE，如e9，e10和e11。方案中的对组件的划分如图（b）有八个，如e3，e4，e6，e7，e8，e15，e16和e17。ARE信息记录在相应的组件装配文件。
2.2汇编信息组织和存储在汇编文件中
产品的装配信息可以由结构树来组织。装配拓扑是构建可重构装配模型的基本信息。在数字化装配系统，每个组件的节点（包括根节点）在结构树有相应的程序集文件，而这个组件的所有组件的信息记录。每个组件是由一系列的下一级装配单元（称为组件），可以部分或子组件。例如，P（图2（c））有四个一级装配单S1,p4,S2和p8等。记录在组件装配文件汇编信息如下。
- 组件之间的关系：表示两者之间的集合是一组。所有的都是居住在组件是由链表记录。
（2）组件事件：每一个组件事件都是参照对应的元件几何模型。
（3）组成部分的位置和方向：表示组件的齐次变换矩阵。
（4）组件属性：表示管理和物理信息。
（5）其他资料：表示装配工艺信息。
3.在整理汇编文件的装配信息的动态管理
调整产品结构树通常是由树上的节点的位置进行调整。节点调节具有三种工作模式：转移、添加删除。在一定的装配文件一些装配信息会在重组树的变化。保证所有的组件文件的正确性和装配信息的一致性，数字化装配系统必须提供有效的整合方法和动态管理更改相关汇编文件。为了清晰地描述管理方法在重组装配信息，一些术语和知识需要首先介绍。
3.1重组过程中信息管理的一些术语和知识
TN（节点）表示该节点在结构树上冲一个位置到另一个位置移动。TN可能组件或部分节点。TNNO（传送装配节点）表示组件节点转移前，TN的父节点。TANI（传输组件节点）表示，新的父节点的组件转移后的TN。PasthANSet是有序组件节点集，TN通过传输路径从TNNO到TANI。PasthANi表示在PasthANSet中的i-th要素。PasthAN表示节点结构书，TN通过传输路径从TNNO到TANI。PasthANSet表示所有pasan节点集。节点元素pathanset除了TNNO和TANI其实是pasan型。可以推导出形式化表达式，即：
PathANSet={PathAN 1 , PathAN 2 ,hellip;, PathAN m 2 }
= {TANO, PasANSet, TANI}
= {TANO, PasAN1, PasAN2,hellip;,PasAN m ,TANI}.
其中M是pasan数。
有一些是组件的属性节点pathanset会改变当TN由塔诺到谷，结果在那些subassemblie成分关系信息的变化S.其中的一些组件，组件信息变化主动履行拆除构件的关系，而有些则是被动的，当执行如添加ARE。ARE被移除的节点组件叫做CAAN，caanset是所有TN转移后形成的集合。对于pathanset，如果PathAN是PathAN的父项，那么CAANset={PathAN 1 }={TANO }, 如果不是那么:
RAN表示结构树的根节点。
例如
如果TN S6（如图3所示）从
TANO S5移动到TANI S2，那么：pathanset = { S 5 ,S 3 ,A 1 ,S 2 }，
PasANSet={S 3 ,A 1 }, CAANSet={S 5 ,S 3 ,A 1 }.
3.2 传输组件节点构件关系动态管理
一些 CAAN的ARE 会传递pasan和TNNI的关系，TN通过传输路径从TNNO到TANI。假设TCANSet={TCAN 1 , TCAN 2 ,hellip;,TCAN m 1 }={PasAN 1 , PasAN 2 , hellip;, PasAN m , TANI},
其中M是pasan数，tcanset是集在这pasanset联合公司。以下
说明了动态信息的程序
传输组件节点管理：
第一步：获取包含在TN各部分的设置
（称为tnpset）。tnpset＝{ P 1、P 2、P L }。其中L是包含在TN里的一个零件。
第二步：根据3.1节中提到的方法得到caanset。
caanset = { caan1，caan2，hellip;，CAAN K }，其中K是CAAN的数。
第三步：尝试所有的每一个组件包含在caanset收购条件的集合（称为codareset）。codareset = { E 1，E 2，E n }，hellip;，在forall;E我isin;codareset之一部分，满足ARE包括在tnpset。
第四步：修改所拥有的对象和展示装配单元各有codareset。添加那些是他们的新拥有对象。STEP5：删除几何模型参考TN、TNNO和添加量在该TN、参考模型。
3.3 用于添加和删除组件节点组件关系动态管理
在装配规划阶段，较大的组件通常被分解成几个小部件或新的组件是由某些部分和小部件，从变量的创建我们的组件（如图4所示（a））。
上述操作将对结构树节点添加组件。信息管理的主要过程如下;
第一步：结构树的某些组件中添加一个新的空白节点作为子组件在。
第二步：迁移现有的部件或组件空白节点。
第三步：为这个新的组件节点的父节点添加几何模型参考。
第四步：添加新的组件文件记录装配信息的新组件。
由于产品的各个部分在装配计划阶段已经完成了详细的设计，所以在结构树上的部分类型节点不能被任意删除。但也许是组件的空白节点重组结构树后，它不含有任何零件或组件。这是一种异常的节点和组件通常不是手动自动删除。
3.4结构树异常节点的信息管理
也许有一些异常的组件节点结构树节点的转移后，一些装配模型信息冗余。异常节点有两种类型：无子节点和跟随着单独子节点（标记为OCN）。前者是指节点没有子项，如图4（b）中S7节点。后者是只有一个孩子，图4（b）中S6节点。
对于无子项几何参考节点，它的父节点到它和它的组件文件将被删除。
从一定的OCN和搜索递归父（或孩子）的节点，该节点是搜索的节点称为upnn第一正常节点（或downnn）。upnn肯定是组件式节点而downnn可能组件或部分节点类型。一个1节点
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