面向工件主动寻位安装方法的信息处理系统的研发及其工程应用

摘要

进入21世纪后,制造业发生的巨大变化加速了产品市场从单一化、大批量向多元化及单件定制的个性化方向发展,许多新颖的制造技术层出不穷,传统的适合于大批量生产模式的夹具已经不能适应这些新的制造模式,更柔性、高效和通用化的夹具也就成为目前国内外研究人员关注的热点之一.针对以上问题,李蓓智教授等提出了一种非传统的工件安装技术和能够主动寻位与状态记忆的通用夹具系统(Initiative Location and State Memory-IL&SM).该文的研究对象为IL&SM夹具系统的核心部分——信息处理系统(Informati onProcessing System-IPS),它通过获取零件的相关信息,进行毛坯与填料厚度的设计,设计或配置出合理的寻位箱,智能布置寻位元件,完成基准转换,并负责与状态成型系统、工件安装系统、NC编程系统等模块的通讯.该文首先进行了信息处理系统的总体设计,分析了IPS的核心地位、工作流程和主要功能,确定了IPS的软件开发平台及其数据结构.其次,对寻位箱的结构进行了优化设计,确定了母体基础板内嵌的箱体结构.然后,对主动寻位安装方法的关键技术进行了研究,主要包括人工智能技术在信息处理系统中的应用和基准转换几何计算模型的实现.接着,对信息处理子系统进行了详细设计,包括数据库的设计、寻位箱参数化设计及其配置、毛坯设计及其在寻位箱中的定位安装、填料设计与管理及其关键填料参数设定、寻位元件的智能布置、系统间通讯和系统管理.最后,给出了IPS的工程应用案例.

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1柔性制造系统概述

1.1.1柔性制造系统及其组成

1.1.2柔性制造系统的应用瓶颈

1.2柔性夹具

1.2.1结构可重组的柔性夹具

1.2.2基于相变材料的柔性夹具

1.3主动寻位和状态记忆柔性夹具系统

1.3.1 PCBF夹具

1.3.2 RFPE夹具

1.3.3 IL＆SM夹具

1.4本论文的主要研究内容

第二章信息处理系统的总体设计

2.1 IPS的基本组成及其工作流程

2.1.1 IPS的核心地位及工作流程

2.1.2 IPS的模块说明

2.1.3 IPS的主要功能

2.2 IPS的软件开发平台及其数据结构

2.2.1 IPS的基本开发要求

2.2.2 IPS构建平台的选择

2.2.3 IPS的数据访问方式

2.2.4 IPS的系统要求的硬件与软件要求

2.3 IPS的关键算法与技术

2.3.1通用寻位箱结构的优化设计

2.3.2基于主动寻位机理的基准转换几何计算模型

2.3.3人工智能技术

2.4本章小结

第三章通用寻位箱的优化设计

3.1寻位箱误差敏感方向的定义

3.2寻位箱的结构设计

3.2.1平台型寻位箱结构

3.2.2内嵌型寻位箱结构

3.2.3内嵌型寻位箱的工艺设计

3.2.4寻位元件的设计

3.3寻位箱的材料选择及工艺处理

3.4本章小结

第四章主动寻位安装关键技术研究

4.1人工智能技术在IPS中的应用

4.1.1产生式系统概述

4.1.2“回”形搜索策略

4.1.3三角形法则

4.2基准转换几何计算模型

4.2.1基准转换几何计算模型总体设计思路

4.2.2寻位箱基准面数据采集及其信息处理

4.2.3机床模拟基准的参数化设计

4.2.4基准转换几何计算模型的设计过程

4.2.5实例分析

4.2.6基准面形状精度评估算法

4.3本章小结

第五章信息处理系统的详细设计

5.1 IPS的数据库设计

5.2寻位箱参数化设计及其配置

5.2.1寻位箱数据结构设计

5.2.2工件最小包围盒尺寸获取

5.2.3系列板块标准的寻位箱参数化设计及自动装配

5.2.4寻位箱的定制

5.2.5寻位箱的配置

5.2.6基于安装要求的寻位孔增设

5.3毛坯设计及其在寻位箱中的定位安装

5.4填料设计与管理及其关键填料参数设定

5.5寻位元件的智能布置

5.5.1探针法

5.5.2对象识别方法

5.5.3寻位元件的智能布置实现过程

5.6系统间通讯

5.7系统管理

5.8本章小结

第六章案例说明与系统应用

6.1加工对象选择

6.2 工艺方案设计

6.2.1误差敏感方向确定

6.2.2加工对象最小包围盒三维尺寸计算

6.2.3加工对象的毛坯设计

6.2.4填料选择

6.2.5 工序关键参数设计

6.3安装系统设计

6.3.1寻位箱配置

6.3.2毛坯安装与寻位元件的智能布置

6.4信息综合处理

6.4.1 IPS与工件安装子系统、寻位检测子系统的通讯

6.4.2基准转换几何计算模型

6.5本章小结

第七章结论与展望

7.1本课题的主要研究工作小结

7.2对进一步的研究工作建议

参考文献

附录-在读期间发表论文情况

致谢