一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置，涉及機(jī)械工程領(lǐng)域。該方法包括：根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件幾何特征之間的定位關(guān)系；根據(jù)定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向；根據(jù)實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間；根據(jù)變動(dòng)向量空間及幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向；根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷公差信息和裝配信息是否存在冗余或缺失,獲取一判斷結(jié)果；根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息、公差信息以及判斷結(jié)果，獲取裝配偏差傳遞路線上各偏差源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。
【專利說明】 一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械工程領(lǐng)域，特別涉及一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于機(jī)床夾具、刀具和工藝操作水平等因素的影響，致使機(jī)械加工零件表面不可避免地與理想表面之間存在差異，在形狀、尺寸、位置以及方向上出現(xiàn)誤差，使得產(chǎn)品裝配后出現(xiàn)裝配偏差，影響產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。
[0003]為了預(yù)測(cè)裝配偏差，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)公差信息和裝配信息確定裝配偏差傳遞路線，然后確定其上各偏差源的偏差大小，最后，經(jīng)過累積得到裝配偏差。因此，裝配偏差傳遞路線是進(jìn)行裝配偏差計(jì)算的前提，有必要在預(yù)測(cè)裝配偏差前獲得裝配偏差傳遞路線。但是，由于飛機(jī)、船舶、汽車、航天器等產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)復(fù)雜、公差信息繁多，不僅使得裝配偏差傳遞路線搜索的難度不斷加大，甚至有可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的搜索得到的裝配偏差傳遞路線無法滿足裝配功能要求的情況。
[0004]目前，學(xué)者們?cè)谘b配偏差傳遞路線搜索方面主要針對(duì)尺寸鏈的自動(dòng)搜索提出了大量的算法。對(duì)于一維尺寸鏈，各組成環(huán)的偏差方向與封閉環(huán)相同或相反，因而尺寸鏈搜索的主要目標(biāo)是將封閉環(huán)關(guān)聯(lián)的幾何特征通過多個(gè)組成環(huán)進(jìn)行連接。方式一，根據(jù)零部件之間的關(guān)聯(lián)信息，提出基于層次化結(jié)構(gòu)方案表達(dá)的裝配尺寸鏈生成算法；方式二，基于配合特征，構(gòu)建了用于表達(dá)零件裝配關(guān)系的矩陣，并按照零件的定位關(guān)系，結(jié)合零件上的尺寸，進(jìn)行了尺寸鏈的搜索和提取；方式三，根據(jù)公差圖提取了零件表面之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了尺寸鏈的搜索；方式四，通過零件鄰接表的裝配體分級(jí)建模方式，提出了基于裝配特征、精度特征和指定封閉環(huán)的裝配尺寸鏈自動(dòng)生成算法。
[0005]對(duì)于多維尺寸鏈，每個(gè)組成環(huán)的偏差方向有可能與封閉環(huán)的偏差方向既不相同也不相反，使得封閉環(huán)對(duì)應(yīng)了多個(gè)維度上的尺寸鏈，因而增加了搜索的難度。為此，方式五，將矢量推算法引入到尺寸鏈的生成中，通過拆分裝配圖并直接提取尺寸信息，支持二維尺寸鏈方程組的自動(dòng)生成；方式六，提出了裝配性能特征、裝配關(guān)系傳遞圖、封閉環(huán)方向優(yōu)先搜索策略等概念和方法，基于特征-尺寸鄰接矩陣、特征-裝配約束鄰接矩陣，通過交互指定封閉環(huán)，通過投影的方法實(shí)現(xiàn)了三維裝配尺寸鏈的自動(dòng)搜索和生成。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有研究對(duì)尺寸鏈的自動(dòng)搜索研究較為深入，但是尺寸鏈中各個(gè)組成環(huán)表示的偏差都是一維的，而三維偏差可通過一條或多條裝配偏差傳遞路線進(jìn)行累積，且每一條偏差傳遞路線上可傳遞多維方向的偏差，因此所提算法尚無法支持面向三維偏差的裝配偏差傳遞路線搜索，從而影響裝配偏差的累積計(jì)算。此外，在裝配偏差傳遞路線搜索方面，商業(yè)化的實(shí)用工具較少，功能也較為簡(jiǎn)單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品裝配偏差傳遞路線的自動(dòng)搜索，有效判別公差信息是否存在冗余或缺失，為裝配偏差的累積計(jì)算奠定基礎(chǔ)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，包括:
[0009]根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系；
[0010]根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向；
[0011]根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間；
[0012]根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向；
[0013]根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果；
[0014]根據(jù)所述產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息、公差信息以及所述判斷結(jié)果，獲取所述裝配偏差傳遞路線上各偏差源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。
[0015]其中，所述根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系的步驟包括:
[0016]根據(jù)每一個(gè)公差信息或每一個(gè)裝配關(guān)系，提取相應(yīng)的目標(biāo)特征和基準(zhǔn)特征，構(gòu)成相應(yīng)的幾何特征集合；
[0017]針對(duì)每一個(gè)幾何特征集合，根據(jù)其基準(zhǔn)特征與目標(biāo)特征之間的映射關(guān)系，獲取一個(gè)或多個(gè)幾何特征之間的定位關(guān)系，構(gòu)成相應(yīng)的定位關(guān)系集合；
[0018]按照定位的先后順序,確定每一個(gè)定位關(guān)系集合中各個(gè)定位關(guān)系的定位優(yōu)先級(jí)。
[0019]其中，所述根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向的步驟包括:
[0020]根據(jù)所述幾何特征之間的定位關(guān)系構(gòu)建特征坐標(biāo)系；
[0021]確定所述基準(zhǔn)特征和目標(biāo)特征對(duì)應(yīng)的最小幾何基準(zhǔn)單元；
[0022]根據(jù)所述特征坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)和各坐標(biāo)軸的方向，得到每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元的位置和方向；
[0023]根據(jù)每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元之間的方位關(guān)系，獲取最小幾何基準(zhǔn)單元之間一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向；
[0024]將所述一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向進(jìn)行合并，得到所述基準(zhǔn)特征與目標(biāo)特征之間的理論約束方向。
[0025]其中，所述根據(jù)每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元之間的方位關(guān)系，獲取最小幾何基準(zhǔn)單元之間一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向的步驟包括:
[0026]提取所述目標(biāo)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元相對(duì)于所述基準(zhǔn)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元之間轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸方向作為轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向；
[0027]提取所述目標(biāo)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元相對(duì)于所述基準(zhǔn)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元之間距離對(duì)應(yīng)的位移方向作為平動(dòng)約束方向。
[0028]其中，所述解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向的步驟包括:
[0029]定義理論變動(dòng)向量表示不考慮定位關(guān)系優(yōu)先級(jí)時(shí)的特征之間的理論約束方向、實(shí)際變動(dòng)向量表示考慮定位關(guān)系優(yōu)先級(jí)時(shí)的特征之間的實(shí)際約束方向、冗余變動(dòng)向量表示當(dāng)前分析的定位關(guān)系中重復(fù)限制的約束方向和已約束變動(dòng)向量表示優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系中已限制的實(shí)際約束方向；
[0030]獲取每一個(gè)定位關(guān)系集合中各個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量；
[0031]按照定位優(yōu)先級(jí)的高低，依次計(jì)算每一個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量；
[0032]根據(jù)所述理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量之間的關(guān)系，獲取幾何特征之間的實(shí)際變動(dòng)向量；
[0033]根據(jù)所述實(shí)際變動(dòng)向量獲取所述幾何特征之間的實(shí)際約束方向。
[0034]其中，所述依次計(jì)算每一個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量的步驟包括:
[0035]將當(dāng)前分析的定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的全部理論變動(dòng)向量構(gòu)成第一矩陣，通過計(jì)算所述第一矩陣的秩，確定理論變動(dòng)向量的數(shù)量；
[0036]將優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的全部理論變動(dòng)向量構(gòu)成第二矩陣，通過計(jì)算所述第二矩陣的秩，確定已約束變動(dòng)向量的數(shù)量；
[0037]將當(dāng)前分析的定位關(guān)系與優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系的理論變動(dòng)向量共同構(gòu)成第三矩陣，通過計(jì)算所述第三矩陣的秩與已約束變動(dòng)向量的數(shù)量之間的差值，確定實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量；
[0038]獲取理論變動(dòng)向量的數(shù)量和實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量之間的差值，確定冗余變動(dòng)向量的數(shù)量。
[0039]其中，所述根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間的步驟包括:
[0040]根據(jù)所述實(shí)際約束方向確定實(shí)際變動(dòng)向量，并獲取每個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量；
[0041]分別采用直線、平面和球面表示所述實(shí)際變動(dòng)向量數(shù)量為1、2和3時(shí)的變動(dòng)向量空間；
[0042]對(duì)所述實(shí)際變動(dòng)向量進(jìn)行統(tǒng)一化處理,獲得變動(dòng)向量空間對(duì)應(yīng)的矩陣。
[0043]其中，根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條傳遞線路的約束方向的步驟包括:
[0044]根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息，確定功能基準(zhǔn)特征與功能目標(biāo)特征之間的約束方向，構(gòu)建功能要求對(duì)應(yīng)的變動(dòng)向量空間，作為偏差傳遞路線搜索初始時(shí)刻的變動(dòng)向量空間；
[0045]選擇與當(dāng)前偏差傳遞路線關(guān)聯(lián)的下一段路徑，若當(dāng)前偏差傳遞路線為空，則選擇與功能基準(zhǔn)特征有定位關(guān)系的特征，兩者之間的定位關(guān)系作為第一段路徑；
[0046]判斷當(dāng)前偏差傳遞路線的下一段路徑對(duì)應(yīng)的特征之間是否只存在一條路徑，如果是，則對(duì)該路徑對(duì)應(yīng)的變動(dòng)向量空間與當(dāng)前偏差傳遞路線的變動(dòng)向量空間直接進(jìn)行求交，否則，則首先對(duì)兩個(gè)特征之間的所有路徑的變動(dòng)向量空間求并，再與當(dāng)前偏差傳遞路線的變動(dòng)向量空間進(jìn)行求交；
[0047]求交得到的變動(dòng)向量空間作為當(dāng)前偏差傳遞路線新的變動(dòng)向量空間,若變動(dòng)向量空間為空，則表明當(dāng)前路徑無法作為偏差傳遞路線的部分，對(duì)裝配偏差傳遞路線進(jìn)行回溯，移除最后一段路徑后，再對(duì)其他未遍歷的路徑進(jìn)行搜索；[0048]若求交不為空，則表明該段路徑有可能為裝配偏差傳遞路線的一部分，再與關(guān)聯(lián)的下一段路徑進(jìn)行搜索；
[0049]若搜索的路徑達(dá)到功能目標(biāo)特征，則得到一條裝配偏差傳遞路線，并獲取該線路傳遞的約束方向。為了繼續(xù)搜索得到其他裝配偏差傳遞路線，移除最后一段路徑，再對(duì)其他未遍歷的路徑進(jìn)行搜索；
[0050]當(dāng)與功能基準(zhǔn)特征相關(guān)的全部路徑均被遍歷后，搜索結(jié)束。
[0051]其中,所述變動(dòng)向量空間求交或求并操作過程包括:
[0052]確定變動(dòng)向量空間對(duì)應(yīng)的幾何要素之間的方位關(guān)系；
[0053]根據(jù)幾何要素的幾何類型以及相互之間的方位關(guān)系，計(jì)算幾何要素求交或求并后的幾何要素；
[0054]根據(jù)所得的幾何要素的確定求交或求并操作得到的變動(dòng)向量空間。
[0055]其中，根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果的步驟包括:
[0056]若存在多條裝配偏差傳遞路線傳遞的約束方向一致，則表明存在公差冗余；
[0057]若存在功能要求的一個(gè)或多個(gè)約束方向未能由任何一條裝配偏差傳遞路線所約束，表明存在公差缺失。
[0058]進(jìn)一步的，完成所述裝配偏差的計(jì)算后還包括:
[0059]解析公差約束下各偏差源在各個(gè)自由度方向上的偏差；
[0060]將解析的偏差向裝配偏差傳遞路線上傳遞的約束方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
[0061]根據(jù)幾何特征的空間位置和方向，基于轉(zhuǎn)換后的偏差累加得到功能目標(biāo)特征的裝配偏差。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算裝置，包括:
[0063]確定模塊，用于根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系；
[0064]解析模塊，用于根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向；
[0065]構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間；
[0066]獲取模塊，用于根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向；
[0067]判斷模塊，用于根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果；
[0068]計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述模型信息、公差信息以及所述判斷結(jié)果，獲取所述裝配偏差傳遞路線上各偏差源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。
[0069]本發(fā)明的上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果:
[0070]本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法中，根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息、裝配信息和模型信息，提取幾何特征之間的定位關(guān)系、理論約束方向及實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間，并通過所述變動(dòng)向量空間獲取裝配偏差傳遞路線信息，進(jìn)而綜合產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息，完成產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算；實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品裝配偏差傳遞路線的自動(dòng)搜索，有效判別公差信息是否存在冗余或缺失，為裝配偏差的累積計(jì)算奠定基礎(chǔ)。【專利附圖】

【附圖說明】
[0071]圖1表示本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法的基本步驟流程圖；
[0072]圖2表不表不本發(fā)明實(shí)施例中特征坐標(biāo)系相對(duì)于全局坐標(biāo)系的位置和方向參數(shù)；
[0073]圖3表示表示本發(fā)明實(shí)施例中幾何特征之間理論約束方向的解析步驟流程圖；
[0074]圖4表示本發(fā)明實(shí)施例中部分理論變動(dòng)向量冗余時(shí)實(shí)際變動(dòng)向量的計(jì)算方法一；
[0075]圖5表示本發(fā)明實(shí)施例中部分理論變動(dòng)向量冗余時(shí)實(shí)際變動(dòng)向量的計(jì)算方法二 ；
[0076]圖6表示本發(fā)明實(shí)施例中部分理論變動(dòng)向量冗余時(shí)實(shí)際變動(dòng)向量的計(jì)算方法三；
[0077]圖7表示本發(fā)明實(shí)施例中部分理論變動(dòng)向量冗余時(shí)實(shí)際變動(dòng)向量的計(jì)算方法四；
[0078]圖8表示本發(fā)明實(shí)施例中部分理論變動(dòng)向量冗余時(shí)實(shí)際變動(dòng)向量的計(jì)算方法五；
[0079]圖9表示本發(fā)明實(shí)施例中變動(dòng)向量空間為一條直線的示意圖；
[0080]圖10表示本發(fā)明實(shí)施例中變動(dòng)向量空間為一個(gè)平面的示意圖；
[0081]圖11表示本發(fā)明實(shí)施例中變動(dòng)向量空間為一個(gè)球面的示意圖；
[0082]圖12表示本發(fā)明實(shí)施例中裝配偏差傳遞路線的搜索流程圖；
[0083]圖13表示本發(fā)明實(shí)施例中裝配偏差傳遞路線上特征變動(dòng)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0084]圖14表示本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0085]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0086]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在幾何公差設(shè)計(jì)過程中存在裝配偏差傳遞路線搜索通用性差和自動(dòng)化程度低的問題，提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法及裝置，根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息、裝配信息和模型信息，提取幾何特征之間的定位關(guān)系、理論約束方向及實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間，并通過所述變動(dòng)向量空間獲取裝配偏差傳遞信息，同時(shí)根據(jù)公差信息和裝配信息的冗余或缺失，獲得產(chǎn)品傳遞的約束方向，進(jìn)而綜合產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息，完成產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算；實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品裝配偏差傳遞路線的自動(dòng)搜索，有效判別公差信息是否存在冗余或缺失，為裝配偏差的累積計(jì)算奠定基礎(chǔ)。
[0087]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，包括:
[0088]步驟1，根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系；
[0089]步驟2，根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向；
[0090]步驟3，根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間；
[0091]步驟4，根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向；
[0092]步驟5，根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果；
[0093]步驟6，根據(jù)所述產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息、公差信息以及所述判斷結(jié)果，獲取所述裝配偏差傳遞路線上各偏差源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。[0094]本發(fā)明的上述實(shí)施例中，步驟I中零件的幾何特征是構(gòu)成零件的基本要素，按要素分，可分為:a.輪廓要素，如圓柱面、圓錐面、平面、素線、曲線、曲面等；b.中心要素，如軸線、球心、圓心、兩平行平面的中心平面等。。
[0095]本發(fā)明的具體實(shí)施例中，步驟I包括:
[0096]步驟11，根據(jù)每一個(gè)公差信息或每一個(gè)裝配關(guān)系，提取相應(yīng)的目標(biāo)特征和基準(zhǔn)特征，構(gòu)成相應(yīng)的幾何特征集合；
[0097]步驟12，針對(duì)每一個(gè)幾何特征集合，根據(jù)其基準(zhǔn)特征與目標(biāo)特征之間的映射關(guān)系，獲取一個(gè)或多個(gè)幾何特征之間的定位關(guān)系，構(gòu)成相應(yīng)的定位關(guān)系集合；
[0098]步驟13，按照定位的先后順序，確定每一個(gè)定位關(guān)系集合中各個(gè)定位關(guān)系的定位優(yōu)先級(jí)。
[0099]本發(fā)明的上述實(shí)施例中，在零件內(nèi)與零件間，幾何特征之間的相對(duì)變動(dòng)由產(chǎn)品裝配樣機(jī)給定的公差信息或裝配信息進(jìn)行約束。具體而言，在幾何公差(公差信息)作用下，目標(biāo)特征由一個(gè)基準(zhǔn)特征或由多個(gè)基準(zhǔn)特征構(gòu)成的基準(zhǔn)參考框架進(jìn)行限制；在裝配定位(裝配信息)作用下，被定位零件上一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)特征由已定位零件上一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)特征進(jìn)行限制。由以上可知，每一個(gè)幾何公差或每一次裝配定位有可能同時(shí)約束多對(duì)幾何特征之間的相對(duì)變動(dòng)。
[0100]因此，提出“特征集合”的概念，用于表示由一個(gè)幾何公差或裝配定位關(guān)聯(lián)的全部特征的集合:
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，包括: 根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系； 根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向； 根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間； 根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向； 根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果； 根據(jù)所述產(chǎn)品裝配樣機(jī)的模型信息、公差信息以及所述判斷結(jié)果，獲取所述裝配偏差傳遞路線上各偏差源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系的步驟包括: 根據(jù)每一個(gè)公差信息或每一個(gè)裝配關(guān)系，提取相應(yīng)的目標(biāo)特征和基準(zhǔn)特征，構(gòu)成相應(yīng)的幾何特征集合； 針對(duì)每一個(gè)幾何特征集合，根據(jù)其基準(zhǔn)特征與目標(biāo)特征之間的映射關(guān)系，獲取一個(gè)或多個(gè)幾何特征之間的定位關(guān)系，構(gòu)成相應(yīng)的定位關(guān)系集合； 按照定位的先后順序，確定每一個(gè)定位關(guān)系集合中各個(gè)定位關(guān)系的定位優(yōu)先級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向的步驟包括: 根據(jù)所述幾何特征之間的定位關(guān)系構(gòu)建特征坐標(biāo)系； 確定所述基準(zhǔn)特征和目標(biāo)特征對(duì)應(yīng)的最小幾何基準(zhǔn)單元； 根據(jù)所述特征坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)和各坐標(biāo)軸的方向，得到每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元的位置和方向； 根據(jù)每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元之間的方位關(guān)系，獲取最小幾何基準(zhǔn)單元之間一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向； 將所述一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向進(jìn)行合并，得到所述基準(zhǔn)特征與目標(biāo)特征之間的理論約束方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)最小幾何基準(zhǔn)單元之間的方位關(guān)系，獲取最小幾何基準(zhǔn)單元之間一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向的步驟包括: 提取所述目標(biāo)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元相對(duì)于所述基準(zhǔn)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元之間轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸方向作為轉(zhuǎn)動(dòng)約束方向； 提取所述目標(biāo)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元相對(duì)于所述基準(zhǔn)特征的最小幾何基準(zhǔn)單元之間距離對(duì)應(yīng)的位移方向作為平動(dòng)約束方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向的步驟包括:定義理論變動(dòng)向量表示不考慮定位關(guān)系優(yōu)先級(jí)時(shí)的特征之間的理論約束方向、實(shí)際變動(dòng)向量表示考慮定位關(guān)系優(yōu)先級(jí)時(shí)的特征之間的實(shí)際約束方向、冗余變動(dòng)向量表示當(dāng)前分析的定位關(guān)系中重復(fù)限制的約束方向和已約束變動(dòng)向量表示優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系中已限制的實(shí)際約束方向； 獲取每一個(gè)定位關(guān)系集合中各個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量； 按照定位優(yōu)先級(jí)的高低，依次計(jì)算每一個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量； 根據(jù)所述理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量之間的關(guān)系，獲取幾何特征之間的實(shí)際變動(dòng)向量； 根據(jù)所述實(shí)際變動(dòng)向量獲取所述幾何特征之間的實(shí)際約束方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述依次計(jì)算每一個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的理論變動(dòng)向量、冗余變動(dòng)向量和已約束變動(dòng)向量的數(shù)量的步驟包括: 將當(dāng)前分析的定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的全部理論變動(dòng)向量構(gòu)成第一矩陣，通過計(jì)算所述第一矩陣的秩，確定理論變動(dòng)向量的數(shù)量； 將優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的全部理論變動(dòng)向量構(gòu)成第二矩陣，通過計(jì)算所述第二矩陣的秩，確定已約束變動(dòng)向量的數(shù)量； 將當(dāng)前分析的定位關(guān)系與優(yōu)先級(jí)更高的定位關(guān)系的理論變動(dòng)向量共同構(gòu)成第三矩陣，通過計(jì)算所述第三矩陣的秩與已約束變動(dòng)向量的數(shù)量之間的差值，確定實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量; 獲取理論變動(dòng)向量的數(shù)量和實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量之間的差值，確定冗余變動(dòng)向量的數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間的步驟包括: 根據(jù)所述實(shí)際約束方向確定實(shí)際變動(dòng)向量，并獲取每個(gè)定位關(guān)系對(duì)應(yīng)的實(shí)際變動(dòng)向量的數(shù)量； 分別采用直線、平面和球面表示所述實(shí)際變動(dòng)向量數(shù)量為1、2和3時(shí)的變動(dòng)向量空間； 對(duì)所述實(shí)際變動(dòng)向量進(jìn)行統(tǒng)一化處理，獲得變動(dòng)向量空間對(duì)應(yīng)的矩陣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條傳遞線路的約束方向的步驟包括: 根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息，確定功能基準(zhǔn)特征與功能目標(biāo)特征之間的約束方向，構(gòu)建功能要求對(duì)應(yīng)的變動(dòng)向量空間，作為偏差傳遞路線搜索初始時(shí)刻的變動(dòng)向量空間； 選擇與當(dāng)前偏差傳遞路線關(guān)聯(lián)的下一段路徑，若當(dāng)前偏差傳遞路線為空，則選擇與功能基準(zhǔn)特征有定位關(guān)系的特征，兩者之間的定位關(guān)系作為第一段路徑； 判斷當(dāng)前偏差傳遞路線的下一段路徑對(duì)應(yīng)的特征之間是否只存在一條路徑，如果是，則對(duì)該路徑對(duì)應(yīng)的變動(dòng)向量空間與當(dāng)前偏差傳遞路線的變動(dòng)向量空間直接進(jìn)行求交，否貝U，則首先對(duì)兩個(gè)特征之間的所有路徑的變動(dòng)向量空間求并，再與當(dāng)前偏差傳遞路線的變動(dòng)向量空間進(jìn)行求交； 求交得到的變動(dòng)向量空間作為當(dāng)前偏差傳遞路線新的變動(dòng)向量空間，若變動(dòng)向量空間為空，則表明當(dāng)前路徑無法作為偏差傳遞路線的部分，對(duì)裝配偏差傳遞路線進(jìn)行回溯，移除最后一段路徑后，再對(duì)其他未遍歷的路徑進(jìn)行搜索； 若求交不為空，則表明該段路徑有可能為裝配偏差傳遞路線的一部分，再與關(guān)聯(lián)的下一段路徑進(jìn)行搜索； 若搜索的路徑達(dá)到功能目標(biāo)特征，則得到一條裝配偏差傳遞路線，并獲取該線路傳遞的約束方向。為了繼續(xù)搜索得到其他裝配偏差傳遞路線，移除最后一段路徑，再對(duì)其他未遍歷的路徑進(jìn)行搜索； 當(dāng)與功能基準(zhǔn)特征相關(guān)的全部路徑均被遍歷后，搜索結(jié)束。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，所述變動(dòng)向量空間求交或求并操作過程包括: 確定變動(dòng)向量空間對(duì)應(yīng)的幾何要素之間的方位關(guān)系； 根據(jù)幾何要素的幾何類型以及相互之間的方位關(guān)系，計(jì)算幾何要素求交或求并后的幾何要素； 根據(jù)所得的幾何要素的確定求交或求并操作得到的變動(dòng)向量空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果的步驟包括: 若存在多條裝配偏差傳遞路線傳遞的約束方向一致，則表明存在公差冗余； 若存在功能要求的一個(gè)或多個(gè)約束方向未能由任何一條裝配偏差傳遞路線所約束，表明存在公差缺失。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算方法，其特征在于，完成所述裝配偏差的計(jì)算后還包括: 解析公差約束下各偏差源在各個(gè)自由度方向上的偏差； 將解析的偏差向裝配偏差傳遞路線上傳遞的約束方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 根據(jù)幾何特征的空間位置和方向，基于轉(zhuǎn)換后的偏差累加得到功能目標(biāo)特征的裝配偏差。
12.—種產(chǎn)品裝配偏差的計(jì)算裝置，其特征在于，包括: 確定模塊，用于根據(jù)產(chǎn)品裝配樣機(jī)的公差信息和裝配信息，確定所述樣機(jī)的零件內(nèi)以及零件間幾何特征之間的定位關(guān)系； 解析模塊，用于根據(jù)所述定位關(guān)系解析幾何特征之間的理論約束方向，并解析定位優(yōu)先級(jí)約束下幾何特征之間的實(shí)際約束方向； 構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述實(shí)際約束方向，構(gòu)建變動(dòng)向量空間； 獲取模塊，用于根據(jù)所述變動(dòng)向量空間及所述幾何特征之間的定位關(guān)系，獲取與產(chǎn)品裝配樣機(jī)的功能要求信息對(duì)應(yīng)的裝配偏差傳遞線路以及各條線路傳遞的約束方向； 判斷模塊，用于根據(jù)所述裝配偏差傳遞線路，判斷所述公差信息和所述裝配信息是否存在冗余或缺失，獲取一判斷結(jié)果； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述模型信息、公差信息以及所述判斷結(jié)果，獲取所述裝配偏差傳遞路線上各偏差 源的大小，完成裝配偏差的計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104036102SQ201410314616
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】劉檢華, 蔣科, 劉少麗, 郭崇穎, 史建成, 劉海博 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)