基于人因工程的船舶管系虚拟装配路径优化技术研究

论文摘要

由于船舶管系结构复杂、零件繁多、空间利用率高,造成了实际船舶装配过程中由于装配顺序不同、装配空间预留不够和装配工具准备不当等原因而使某些零件无法装配的情况。而传统虚拟装配只是对装配序列模拟,没有考虑手对实际装配过程的影响以及人在装配中的活动范围,因而很难适合工厂的真正装配,论文对船舶管系虚拟装配中采用人因工程学进行分析具有重要的意义。基于人因工程的船舶管系虚拟装配路径优化以基于计算机的样机代替实物样机,克服了实物样机制造周期长、成本高、难以修改的缺点,并能将装配路径规划问题暴露在设计初期,而且充分考虑人的因素,提高劳动生产率。论文根据船舶管系装配的特点,给出了船舶管系虚拟装配的人因工程分析框架模型；建立了虚拟装配环境,包括符合我国实际情况的人群文件,中国人体模型,船舶管系虚拟装配的非沉浸式虚拟装配环境(几何模型,装配场景)；在管系装配作业中引入“装配动素”概念,对装配路径包含的各个作业进行分解,并对各分段路径中的主要动作进行姿势分析；制订了虚拟装配路径优化的人因工程分析的基本原则和验证程序；结合具体工程实例验证装配过程的可达性、可视性,计算不同装配路径能量消耗、工人身体各部位的快速综合评估；并对结果进行分析,归纳了在优化装配路径时,需要考虑的因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的研究价值
• 1.4 论文研究内容
• 第2章 船舶管系虚拟装配人因工程分析
• 2.1 人因工程分析框架模型
• 2.2 船舶管系装配的人因工程学分析方法
• 2.2.1 基于能量消耗的劳动强度计算法
• 2.2.2 快速综合评估方法
• 2.3 虚拟装配的人因工程考虑因素
• 2.3.1 可达性分析
• 2.3.2 可视性分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于人因工程的船舶管系虚拟装配环境
• 3.1 船舶管系虚拟装配环境
• 3.1.1 船舶管系虚拟装配
• 3.1.2 基于人因工程的船舶管系虚拟装配环境
• 3.2 虚拟装配中人体模型
• 3.2.1 人体尺寸参数的测量
• 3.2.2 人体测量数据的统计特性
• 3.2.3 人群文件的建立
• 3.2.4 DELMIA中人体模型生成
• 3.3 装配对象模型——管系零件
• 3.4 装配工具模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 船舶管系虚拟装配路径优化
• 4.1 管路安装方法
• 4.2 装配路径分解
• 4.2.1 装配作业分解技术
• 4.2.2 装配路径分解
• 4.3 作业姿势分析
• 4.3.1 各种姿势的活动空间
• 4.3.2 安装工具作业空间
• 4.3.3 管路装配过程中的姿势验证
• 4.4 管系装配实例分析
• 4.4.1 获取零件装配路径
• 4.4.2 可视性/可达性分析
• 4.4.3 人因工程学评估
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢