[發明專利]一種面向手工裝配的計算機輔助裝配過程控制方法

無效

• 申請號: 200810114456.5
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN101299153A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 劉檢華;寧汝新;王愛民;仵永亮;袁昆
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明涉及一種新型的面向手工裝配的計算機輔助裝配過程控制方法，屬于先進制造領域中的數字化設計與制造技術范疇，特別涉及產品裝配過程控制方法。

背景技術

產品裝配過程控制技術是指對產品裝配過程中的時間進度、技術狀態和裝配質量等進行控制，并確保按時、按質和按量完成產品裝配的技術統稱。

按照裝配的自動化程度，產品裝配可以分為手工裝配、專用自動化裝配和機器人裝配三種：

①手工裝配是最通用的方法，借助于少量工夾具，如工作臺、扳手、螺絲刀等，依靠人的經驗幾乎能實施任何產品的裝配。手工裝配主要應用于單件小批量產品的裝配，由于人的智能和經驗的參與，能從裝配圖紙中獲取大量的工藝信息，因此裝配活動極具柔性和匠心，但是需要裝配操作人員具有必要的技能和素質。

②專用自動化裝配，裝配系統利用專門的設備和工裝進行裝配，是針對確定結構產品的裝配，生產率高，但系統柔性差，適合于大批大量生產。

③機器人裝配，又稱柔性自動化裝配，裝配系統由機器人和輸送線組成，可實施較大范圍產品族的裝配，系統能適應產品設計的變化，兼有柔性和生產率高的優點。

由于手工裝配的隨機性大，生產節拍不明顯，目前尚缺乏有效的技術手段和方法對其裝配過程進行控制，從而經常出現產品裝配過程中的關鍵技術狀態得不到有效控制；裝配過程中的產品裝配進度、技術狀態、質量信息不能被及時有效地獲取，車間管理人員不能及時對車間裝配作業任務進行及時調整。特別是對于導彈、衛星等復雜武器裝備的裝配，由于其產品大多具有零部件數目繁多、裝配工藝復雜、裝配周期長、有時還要求安全性裝配或不可逆性裝配等特點，如何實現其產品的裝配過程控制對保證產品裝配質量具有重要意義。

目前國內外在生產過程控制領域的研究，主要集中在機加件或模具的加工過程，對產品裝配過程的現場控制卻不多見，面向手工裝配的裝配過程控制方法尚未見報道。

在機械加工的過程控制方面，韓莉在“制造企業的生產物流流程設計與看板管理應用”文章中提出以生產過程流程圖反映復雜產品的生產過程，它以工序為基礎環節來描述單項零部件的生產過程，形象地說明了各工序之間的聯系、物流的方向和路徑、作業人員的操作內容和方法。

在裝配生產線的過程控制方面，學者們對裝配生產線調度策略與控制方法作了大量的研究工作，但主要偏向以自動化程度較高的加工系統，如以柔性生產線(FMS)為背景的過程控制技術。

在裝配過程的控制方法方面，Whitney在“Quasi-static?assembly?ofcompliantly?supported?parts”文章中提出了保證裝配成功的準靜態條件(quasi?static?conditions)，Mason在“Compliance?and?force?control?forcomputer?controlled?manipulators”文章中及Raibert在“Hybridposition/force?control?of?manipulators”文章中針對機器人各種作業任務提出了混合力/位置控制方法(hybrid?position/force?control)，并應用到裝配過程控制中。在裝配過程中，對復雜的裝配系統的裝配狀態的表達采用Petri網顯得較為簡潔，有利于裝配狀態的檢測和裝配狀態間的變遷控制。高峰在“裝配生產線Petri網模型優化算法研究”文章中提出了以Petri網作為系統的建模和分析方法，并提出按周期計劃安排生產、按進度計劃預測缺件、各工序點的部件(半成品)數量控制等控制模型優化算法。

發明內容

本發明的目的是為解決手工裝配的產品裝配過程控制問題，提出了一種新型的面向手工裝配的計算機輔助裝配過程控制方法，有效實現了面向手工裝配的產品裝配過程控制。

本發明一種面向手工裝配的計算機輔助裝配過程控制方法，該方法由依次相連的三個模塊組成：

①裝配工藝流程圖創建模塊

基于產品的裝配工藝和裝配要求，針對每一個具體型號的產品，都生成一個流程化的、由一系列裝配節點組成的裝配工藝流程圖，裝配工藝流程圖表示了產品的裝配關系、裝配順序、并行工作內容及檢驗內容；

②裝配信息集成展示與工位數據采集模塊