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  • 【期刊】 管路数字化布局设计与制造及检测集成技术

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 刘检华 ; 刘少丽 ; 唐承统 ; 赵柏萱 ; 贾美慧 关键词:管路 ; 布局设计 ; 弯曲成形 ; 工艺优化 ; 数字化检测 机构:北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所 ; 北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所 年份:2015
    摘要:为提高航空航天等复杂产品的质量和可靠性,结合复杂产品中管路研制的工程实践,提出一种管路数字化布局设计、制造与检测集成方法,建立了该方法的技术框架和集成应用业务流程,系统阐述了管路布局设计与自动评价、导管弯曲成形质量预测与检测、导管数字化制造集成技术及工艺数据库建立、基于多目视觉的管路数字化测量四个关键技术。通过在北京卫星制造厂中的应用,验证了所提方法的有效性。随着该技术的进一步发展,可真正实现全数字量传递的科学的管路一体化设计与制造。
  • 【期刊】 面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型

    刊名:机械工程学报 作者:宁汝新 ; 王志斌 ; 刘检华 ; 刘佳顺 关键词:多分支弹簧质点模型 ; 虚拟装配 ; 建模与仿真 ; 电缆固定与捆扎 ; 柔性体碰撞检测 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2014
    摘要:针对多分支电缆的柔性特征以及复杂拓扑结构导致的装配仿真困难的问题,提出一种面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型,该模型在弹簧质点模型的基础上,通过增加分支点连接多个电缆分支,从而表达具有拓扑结构的电缆,同时考虑电缆的抗弯曲、拉伸以及重力等物理属性;提出经典控制理论与运动学相结合的模型求解方法,使用控制变量法拟合出经验公式来实现电缆装配仿真中的"定长约束",采用定点约束算法实现对电缆的固定与捆扎操作仿真;提出球体层次包围盒构造柔性电缆的碰撞模型,通过细分碰撞模型、剔除冗余碰撞等方法实现了柔性电缆的干涉检测,满足了柔性电缆碰撞检测的效率和精度要求。设计并开发了基于多分支弹簧质点模型的电缆虚拟装配仿真原型系统,并通过实例验证了相关算法的可行性。
  • 【期刊】 电缆虚拟布线中的物理特性分析与布局设计技术

    刊名:计算机辅助设计与图形学学报 作者:宁汝新 ; 王志斌 ; 刘检华 ; 刘佳顺 关键词:电缆布局设计 ; 能量优化造型法 ; 定长约束 ; 局部曲率约束 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2014
    摘要:针对机电产品中电缆布局设计中没有考虑物理特性导致电缆取样长度不准确的问题,提出了虚拟环境中基于物理特性的电缆布局设计方法.首先使用非均匀三次B样条曲线拟合电缆中心线,并考虑电缆的弯曲半径,使电缆在拐角处的转弯半径符合其物理特性;然后采用能量优化造型法得到电缆调整过程中的静态位姿,并利用定长约束下搜索算法对求解结果进行优化;最后提出利用局部曲率约束算法控制电缆的弯曲变形,使电缆布局时更符合其弯曲特性.由于该方法考虑了柔性电缆的物理特性,提高了电缆布局结果形态的真实性和取样长度的准确性.最后设计并开发了基于物理特性的电缆布局设计原型系统,并通过实例验证了文中算法的可行性.
  • 【期刊】 一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化技术

    刊名:机械工程学报 作者:宁汝新 ; 赵柏萱 ; 刘检华 ; 龚晶 关键词:管路自动布局 ; 工程规则 ; 管路评价 ; 管路优化 ; 快速扩展随机树 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2015
    摘要:针对复杂产品中管路布局耗时长,返工率高的问题,提出一种基于工程规则的管路自动布局与综合优化方法。该方法采用运动规划算法对管路系统进行自动布局,在此基础之上通过模拟退火算法对管路布局方案进行优化。在布局完成后,综合考虑管路的可加工性,结构特性,强度特性等工程约束,采用一种基于一阶谓词的知识建模方法建立了管路布局知识库,在此基础上提出一种基于ASP推理机的管路系统自动评价技术,实现了管路布局的综合评价,并将评价结果反馈给设计人员进行布局方案的优化。以航空发动机液压管路系统为例进行了应用验证,证明了该方法的正确性。
  • 【期刊】 一种基于运动规划的选择拆卸序列规划技术

    刊名:机械工程学报 作者:宁汝新 ; 赵柏萱 ; 刘检华 ; 刘佳顺 关键词:运动规划 ; 选择拆卸 ; 拆卸路径求解 ; 拆卸序列规划 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2014
    摘要:选择拆卸序列规划是产品维修或回收的重要环节,针对目前选择拆卸序列规划算法中自动化程度较低的问题,提出一种基于运动规划的选择拆卸序列规划方法。该方法首先根据复杂产品中零件数量繁多,形状不规则的特点,采用基于自适应动态多树的快速扩展随机树(Rapidly-exploring random tree,RRT)算法对零件进行运动规划。在此基础之上,通过对装配体进行自动分层处理,分析零件间拆卸约束关系,构建装配体的拆卸约束关系图。最后通过对拆卸约束关系图的分析处理,获得目标零件的选择拆卸序列。以某底盘的目标零件为例,对提出的算法进行了验证。
  • 【期刊】 面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 万峰 ; 刘检华 ; 庄存波 关键词:复杂产品 ; 装配过程 ; 工作流 ; 可视化 ; 装配调度模型 ; 调度算法 ; 过程监控与管理 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2013
    摘要:为解决复杂产品装配过程中出现的装配计划不合理、动态调度困难、过程监控和信息管理手段缺乏等问题,提出面向复杂产品装配过程的可视化生产调度技术。分析了复杂产品装配过程的特点,提出了基于工作流的装配过程可视化建模方法,并在此基础上建立了复杂产品装配调度模型。针对装配计划排产问题,提出了基于启发式调度规则的装配调度算法;针对装配过程中的扰动事件,提出了面向生产扰动的动态调度算法。提出了面向装配过程的可视化调度及信息管理方法,实现了装配过程的可视化监控、动态调度以及调度信息的组织与管理。通过实例验证了所提方法和技术的有效性。
  • 【期刊】 基于指标参数依赖关系动态响应的研发流程模型

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 孙亚东 ; 张旭 ; 王恺 关键词:指标参数 ; 依赖关系 ; 研发流程 ; 多学科协同设计 ; 产品开发 机构:北京理工大学数字化设计与制造研究所 ; 北京理工大学数字化设计与制造研究所 ; 北京机械设备研究所 年份:2013
    摘要:针对复杂产品多层次、多冲突、多迭代的协同开发特点,提出一种基于指标参数依赖关系网络动态响应的复杂产品研发流程模型。探讨了指标参数之间依赖关系的分析方法,并将其分为兄弟组件之间的依赖关系和父子组件之间的依赖关系两种类型。针对两种类型分别提出基于设计结构矩阵的兄弟组件之间的指标参数依赖关系分析方法和基于关联矩阵的自顶向下的父子组件之间的指标参数依赖关系分析方法,并建立指标参数依赖关系网络;面向多学科协同设计提出基于数据和消息驱动的研发流程执行机制,以T/R研发流程为例说明了动态响应的研发流程模型。
  • 【期刊】 面向多学科协同开发领域的集成建模方法

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 孙亚东 ; 张旭 ; 赵巍 ; 边友 关键词:本体元模型 ; 集成建模 ; 数字化样机 ; 多学科协同设计 ; 产品开发 机构:北京理工大学数字化设计与制造研究所 ; 北京理工大学数字化设计与制造研究所 ; 北京机械设备研究所 ; 中国人民解放军驻航天科工院206所代表室 年份:2013
    摘要:为实现复杂产品研发过程中不同学科的信息共享,消除系统集成、协同仿真和系统优化的障碍,提出了基于本体元模型的数字化样机构建方法。分析了基于本体元模型的多领域集成建模的可行性,利用统一建模语言的扩展模型构建了本体的元模型核心包;基于本体理论分析了复杂产品协同开发领域的概念及其关系,构建了多学科协同领域信息集成框架;基于本体元模型建立了涵盖产品定义信息、研发方法信息和研发流程信息的数字化样机模型,支持产品在研发过程中的多抽象层次演化、多粒度层次分解和多学科协调优化,控制复杂产品的整个研发过程。以有源相控雷达为例对所提方法进行了说明。
  • 【期刊】 虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真

    刊名:机械工程学报 作者:宁汝新 ; 张志贤 ; 刘检华 关键词:物理属性 ; 多刚体动力学 ; 虚拟装配 ; 碰撞分析 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2013
    摘要:基于物理模型的虚拟装配过程仿真是虚拟装配技术的发展趋势之一。针对当前虚拟装配技术对质量、力等物理属性考虑不足,其仿真过程没有反映真实世界中零部件装配运动的本质规律的问题,提出虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真方法,实现以力为输入参数的零部件装配过程仿真。同时详细阐述该方法中的三项关键技术的实现方法,即面向物性仿真的基本物理属性建模技术、虚拟装配中多刚体动力学的数学建模方法、虚拟装配中刚体碰撞过程仿真与分析方法。目前该方法已在虚拟装配工艺规划系统(Virtual assembly process planning,VAPP)中进行了实现,并通过实例进行了验证。
  • 【期刊】 一种以拓扑结构信息为骨架的线缆数字化模型

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 尚炜 ; 刘检华 ; 刘佳顺 关键词:线缆 ; 数字化模型 ; 拓扑结构 ; 无向图 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2012
    摘要:针对机电产品中复杂线缆的拓扑结构、几何和繁杂工程语义信息统一表达难的问题,提出一种以拓扑结构信息为骨架的线缆数字化模型。该模型将线缆抽象为多层次的基本元素,分别建立基本元素间的包含关系和连接关系无向图来表达其复杂的拓扑结构,并以此作为骨架,在不同的基本元素集合上关联线缆的几何通路、电气连通、工程材料等信息,实现了对线缆多方面工程语义信息的表达。提出了对该模型信息的检索方法,以及创建三维线缆实体模型的方法。最后,对基于该模型开发的线缆数字化取样、线缆装配仿真等软件模块进行了工程实例验证,结果表明该模型可有效表达不同应用中线缆的复杂结构和多方面的工程语义信息。
  • 【期刊】 导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术

    刊名:计算机集成制造系统 作者:宁汝新 ; 王春生 ; 刘检华 ; 赵涛 关键词:稳定平台 ; 干扰力矩 ; 虚拟装配 ; 线缆布线 机构:北京理工大学机械与车辆学院 ; 北京理工大学机械与车辆学院 年份:2012
    摘要:为降低导引头稳定平台运动过程中,与其相连接的线缆和管路随之运动产生的弹性干扰力矩,以弹性细杆非线性力学理论为基础,对稳定平台所属的运动线缆和管路进行建模与仿真分析。在仿真分析的基础上,提出弹性干扰力矩的精确计算方法,并将其应用于线缆虚拟布线设计中。以弹性干扰力矩的仿真计算结果为判据,对线缆布局设计进行优化。通过实验验证,表明该方法可以有效地将弹性干扰力矩限制在允许的范围内,进而提高制导精度。
  • 【期刊】 复杂机电产品中的柔性线缆装配过程仿真技术

    刊名:计算机辅助设计与图形学学报 作者:宁汝新 ; 尚炜 ; 刘检华 ; 王志斌 关键词:柔性线缆 ; 装配仿真 ; 质点-弹簧模型 ; 装配过程建模 机构:北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室 ; 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室 年份:2012
    摘要:针对复杂机电产品中柔性线缆结构复杂且在装配操作中发生变形而导致的装配过程仿真难的问题,系统地提出了柔性线缆装配过程仿真的解决方案及其关键技术的实现方法.首先提出一种基于元素包含关系和无向图的线缆数字化表达模型,实现了复杂线缆拓扑、几何和属性信息的统一表达,为装配过程仿真奠定了基础;然后提出一种改进的层次链装配过程模型,统一处理针对不同对象的装配任务和装配操作等,实现了装配过程中线缆和结构件交叉装配任务和装配操作的表达和存储;最后建立一种改进的线缆质点-弹簧模型,通过添加长度变化约束并设定典型装配操作中的约束条件,实现了线缆在装配仿真中柔性形变的实时仿真.在开发的原型系统中实现了柔性线缆的装配过程仿真,并通过实例验证了文中方法的可行性.
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