[发明专利]一种盾构机盾体装配序列的规划系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机辅助工艺设计技术领域，具体涉及盾构机盾体装配序列的规划系统及方法，可用于在生产中提高装配效率，对操作人员具有协助指导作用。

背景技术

装配序列规划是在装配信息模型的基础上，对零部件的装配顺序按照一定的要求进行规划和选择，是工业生产制造工艺中最重要的问题。对装配序列进行优化，可以大大减少工业制品的成本与时间。在装配序列规划的过程中，综合考虑到装配程序中的相关物理约束与相关几何约束等问题，怎样从众多的几何可行性装配序列规划中选择出一个最优装配过程序列规划便也成为一个关键性问题。装配操作序列评价准则包含：装配过程重定向次数、装配操作的稳定性、装配序列的几何可行性、工具更换次数等等。盾构机盾体装配作为盾构机制造过程中的关键环节，当前现实条件下仍存在大规模人工求解装配序列的现象，只能依靠人为主观经验来判定求解，更不会存在统一的评价准则，因而极其容易产生疏忽及错选方案的现象。

从目前公开的资料来看，相关领域的研究机构已经进行过针对盾构机盾体装配序列规划的研究，其方法为利用拆卸法对待装配盾体进行装配顺序的规划，即从生成装配体的所有可能分解方式中选择可行的分解方式，然而该方法的使用前提是待装配盾体装配过程和拆卸过程必须是可逆的过程，并且随着产品零部件数目的增加，拆卸法的复杂性也会随着增加，阻碍分解过程。例如，李伟在其学位论文“TBM虚拟装配系统关键技术开发”(东北大学，2012)中公开了一种盾构机虚拟装配系统的开发过程，该系统进行了盾构机虚拟装配模型与仿真环境的设计，利用拆卸法规划了盾构机主要部件的装配工艺顺序，采用了被动立体式虚拟现实系统，通过串口通信实现了交互性，其结果表明该系统可为盾构机得出较为合理的装配顺序，在一定程度上提高装配效率，对操作人员具有协助指导作用。但是，该系统存在的不足之处是：该系统对于盾构机虚拟装配过程中的零部件装配顺序规划有些脱离生产实际，利用拆卸法只能进行同一产品的装配序列规划，不能灵活的进行装配规则设置；同时，该系统未能与数据库进行连接，也就是说在数据库中增加的零件，并不能及时的更新到装配工艺模块中，不便于后续的工作人员将装配工艺模块与设计开发盾构机相关联。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种盾构机盾体装配序列的规划系统及方法，通过与数据库连接的装配资源管理模块、装配序列规划模块和虚拟装配仿真模块，依据装配序列规划过程中设置的装配规则和评价准则，利用离散粒子群万有引力搜索算法实现对盾构机盾体装配序列的规划，旨在降低盾构机盾体装配序列规划的复杂度，获取最大限度满足用户需求的装配序列。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种盾构机盾体装配序列的规划系统，包括与数据库连接的装配资源管理模块、装配序列规划模块和虚拟装配仿真模块，其中：

装配资源管理模块，包括零部件模型库模块、零部件连接信息管理模块、工装工具模型信息管理模块、装配规则管理模块和装配序列历史结果管理模块，其中，所述零部件模型库模块，用于存储盾构机盾体不同零部件的三维仿真模型；所述零部件连接信息管理模块，用于存储盾构机盾体不同零部件的连接信息；所述工装工具模型信息管理模块，用于存储工装工具的三维仿真模型和相关信息；所述装配规则管理模块，用于存储普遍装配规则；所述装配序列历史结果管理模块，用于存储历史装配序列运算结果、装配过程虚拟仿真演示内容和可行性验证结果；

装配序列规划模块，包括装配零件载入模块、工装工具载入模块、制定装配工艺信息模块、算法参数输入模块、装配序列规划模块、装配结果管理模块和装配结果综合评价模块，其中，所述装配零件载入模块，用于存储从零部件模型库模块和零部件连接信息管理模块中选取的待装配盾体的不同零部件的三维仿真模型和连接信息；所述工装工具载入模块，用于存储待装配盾体所需的工装工具的三维仿真模型和相关信息；所述制定装配工艺信息模块，用于存储装配序列规划的装配规则；所述算法参数输入模块，用于存储装配序列评价准则；所述装配序列规划模块，用于实现盾构机盾体零部件的装配序列的运算；所述装配结果管理模块，用于输出盾构机盾体零部件的装配序列运算结果；所述装配结果综合评价模块，用于实现对输出盾构机盾体零部件的装配序列的运算结果与历史装配序列运算结果的对比；