论文题目: 可重构虚拟制造系统研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 钱玲
导师: 张友良
关键词: 虚拟制造,可重构虚拟制造系统,虚拟制造设备,单元重构,布局规划,动态调度,加工过程仿真
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 虚拟制造是以信息技术和计算机仿真技术为基础,对实际制造过程进行仿真,从而缩短新产品实际制造时间,提高企业的竞争力。可重构虚拟制造系统可以根据产品变化,由产品工艺变化驱动、快速重构虚拟制造系统。通过虚拟制造过程的分析,可以评价制造系统的整体布局、物流运动、设备运行、数字产品质量、制造时间与成本等问题;可以快速地重构虚拟制造设备、虚拟制造单元和虚拟制造系统,进一步对新的系统进行可制造性分析,保证实际制造系统的一次性成功。 本文首先分析了可重构虚拟制造系统的特征、功能及其应用等情况,在比较不同体系结构的虚拟制造系统优缺点的基础上,结合我们的研究成果和课题背景,提出基于Web开放式模块化的可重构虚拟制造系统的体系结构,为虚拟制造设备、制造单元和制造系统的重构,系统布局和制造过程仿真奠定了基础。 研究了虚拟设备的重构问题。首先将设备可以分解成若干部件、部件分解成若干零件,进一步将零件完整模型分解为几何模型和属性仿真模型。本文用UG软件、VRML2.0文件、UG Open开发接口以及OpenGL语句的功能获取零件的几何模型;通过定义设备中各零件的运动变换矩阵、运动自由度、运动范围和速度等参数,得到每一零件在其运动链上的运动属性仿真模型。不同几何模型和属性仿真模型的组合和重用可以构造不同零件的完整模型,不同零件完整模型按一定规则对接装配可以构造部件完整模型;不同零件、部件的完整模型按一定规则对接装配就可以构造虚拟设备模型。虚拟设备可以在虚拟工作人员或用户的操作下进行工件的制造过程仿真和数字产品的性能分析。 分析了虚拟设备模型的数据结构,为重构制造单元和系统设备的配置提供了依据。针对特定的加工任务集合以及可利用的设备资源集合,在满足交货期、制造设备加工能力和设备间运输时间等约束条件下,提出了以工件加工成本、运输成本(时间)、工件在系统内运输所产生的管理费用三者总和最小为单元重构的目标函数,并运用自适应遗传算法优化制造单元重构,并进行了实例分析。 布局规划问题在制造过程中起着重要作用。一个合理的布局规划可以充分发挥单元制造的优势。我们将虚拟制造系统的布局问题归为物理布局和逻辑布局两种情况。采用流程线分析方法和遗传算法相结合进行系统的物理布局优化设计;通过自动引导小车最佳路径选择和阻塞系数的分析来实现系统的逻辑布局优化设计。 我们将制造过程仿真归为宏观层次仿真和微观层次仿真两种情况。宏观层次仿真主要归结为动态调度问题时,提出了基于序列号的混合编码与级联编码相结合的遗传
论文目录:
1 绪论
1．1 引言
1．2 可重构虚拟制造系统的概念
1．2．1 虚拟制造的概念
1．2．2 虚拟制造系统的概念
1．2．3 可重构制造系统的概念
1．2．4 可重构虚拟制造系统
1．3 可重构虚拟制造系统的特征
1．4 可重构虚拟制造系统的分类
1．4．1 按重构粒度分类
1．4．2 按应用范围分类
1．5 可重构虚拟制造国内外研究概况
1．5．1 虚拟制造系统的典型应用实例
1．5．2 国外研究概况和热点
1．5．3 国内研究概况和热点
1．6 课题来源及论文结构安排
1．6．1 课题来源和研究意义
1．6．2 论文主要工作和内容结构
1．7 小结
2 可重构虚拟制造系统的体系结构
2．1 可重构虚拟制造系统与可重构实际制造系统
2．2 可重构虚拟制造系统的功能
2．3 可重构虚拟制造系统的关键技术
2．4 可重构虚拟制造系统的体系结构
2．4．1 虚拟制造系统的体系研究现状
2．4．2 可重构虚拟制造系统体系结构
2．5 小结
3 虚拟设备重构的实现技术
3．1 虚拟设备资源的建模方法
3．2 系统零件的几何模型建模方法
3．2．1 零件的几何建模层次结构
3．2．2 零件的几何建模流程
3．3 零件的显示几何模型实现
3．3．1 UML简介
3．3．2 VRML简介
3．3．2 VRML文件的解析
3．4 零件特征数据的获取与反馈
3．4．1 UG软件及其二次开发包
3．4．2 UG软件中特征数据的获取
3．4．3 UG软件中特征数据的反馈
3．5 零件的特征匹配与模型重构
3．5．1 特征匹配与模型重构算法
3．5．2 特征匹配与模型重构的面向对象设计
3．6 零件几何模型的显示
3．7 零件运动仿真模型的建立
3．7．1 零件运动属性仿真模型的坐标变换
3．7．2 零件运动仿真模型设计
3．8 虚拟设备重构的实现
3．8．1 虚拟设备重构的建模
3．8．2 虚拟设备重构的实现方法
3．8．3 卧式加工中心重构实例
3．8 小结
4 虚拟制造系统单元重构研究
4．1 单元重构中虚拟设备资源的参数模型
4．1．1 虚拟设备模型的数据结构
4．1．2 虚拟设备模型数据结构
4．2 虚拟制造单元重构的基本形式
4．3 制造单元成组问题的研究概况
4．4 虚拟制造单元重构目标函数
4．5 虚拟制造单元重构的遗传算法实现
4．6 虚拟制造单元重构实例分析
4．9 小结
5 虚拟制造系统布局规划研究
5．1 引言
5．2 制造系统设备布局研究的概况
5．3 设备的参数化表示和作业空间设计
5．3．1 制造系统设备的参数化表示
5．3．2 系统制造设备的平面排列
5．3．3 系统制造设备的平面布局
5．4 制造设备的物理布局规划
5．4．1 系统制造设备的布局研究
5．4．2 单行设备布局问题的算法研究
5．4．3 多行设备布局问题的算法研究
5．5 逻辑重构单元中的物料设备路径规划
5．5．1 AGV运行中的阻塞问题
5．5．2 AGV路径规划的基本方法
5．5．3 虚拟制造单元中AGV的路径规划
5．6 虚拟制造系统中布局的实现
5．7 小结
6 虚拟制造系统制造过程仿真
6．1 引言
6．2 系统的宏观层次仿真和微观层次仿真
6．3 调度问题的研究概况
6．4 虚拟制造系统的动态调度问题
6 4．1 系统动态调度的目标函数
6．4．2 系统动态调度的改进遗传算法
6．4．3 自适应遗传算法的实现原理
6．5 虚拟制造系统远程制造仿真
6．6 系统的虚拟制造设备加工过程仿真
6．6．1 虚拟制造设备仿真系统结构
6．6．2 虚拟机床控制器的功能与实现
6．7 虚拟加工过程可视化仿真
6．8 小结
结束语
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文
发布时间: 2005-09-12
参考文献
- [1].面向协同虚拟制造的分布式支撑环境研究[D]. 郭蕴华.武汉理工大学2004
- [2].分布式虚拟制造单元关键技术研究与应用[D]. 冷晟.南京航空航天大学2005
- [3].虚拟制造可视化环境及其过程管理的技术研究[D]. 沈春龙.南京理工大学2002
- [4].虚拟制造环境的信息规范及其Z描述研究[D]. 赵晓峰.山东大学2010
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- [2].制造业生产物流系统规划与调度技术研究[D]. 朱华炳.合肥工业大学2005
- [3].可重构制造系统性能综合评价研究[D]. 姜晓鹏.西北工业大学2007
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