基于虚拟制造的轿车白车身焊装线仿真与规划

论文摘要

虚拟制造技术是上世纪八十年代诞生的一种新的制造技术,它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持,可以在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能够评估一个产品或制造系统在实际使用或运行时的性能,从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案。本文基于虚拟制造平台RobCAD,使用数学规划方法,对白车身焊装线的工位平衡和焊接工序进行仿真和规划,改善焊装线的设计合理性和适用性,提高生产效率,降低制造成本。要提高焊装线的生产效率,降低制造成本,有两个层次的规划方案。第一层即系统层仿真和规划,即通过对焊装线上各工位之间的工序分配的规划来达到目的;第二层是工位层仿真和规划,即对具体焊装工位的工序和时序进行规划,以提高生产效率。系统层规划中,本文重点研究如何在固定生产节拍的情况下,有效规划作业分配以达到最小的工位数量。本文中使用遗传算法实现了系统层作业分配规划,并用C++实现,实现了高效高质量的自动规划。工位层仿真和规划中,本文以虚拟仿真平台RobCAD为验证平台,重点研究机器人焊接工位中的焊接任务分配和路径规划,并使用遗传算法和节约算法实现程序自动规划。最后通过RobCAD仿真验证工序的合理性,并提出相应的工序和时序优化方法。本文研究并开发实现白车身焊装线规划算法,讨论结合虚拟仿真平台RobCAD对白车身焊装线进行仿真和规划的技术手段,提升了焊装线设计效率和设计质量,有效降低了焊装线仿真和规划的实施难度和周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状和发展态势
• 1.3 虚拟制造技术在现代汽车制造业中的应用
• 1.4 本课题研究内容
• 1.5 本文的结构安排
• 第二章 虚拟制造及其工序规划关键技术
• 2.1 虚拟制造的概念及特点
• 2.2 虚拟制造关键技术
• 2.2.1 建模技术
• 2.2.2 仿真技术
• 2.2.3 虚拟实现技术
• 2.3 整数规划关键技术-遗传算法原理
• 2.3.1 染色体编码方法
• 2.3.2 适应值函数
• 2.3.3 交叉算子
• 2.3.4 变异算子
• 2.3.5 遗传算法的运行参数设置
• 第三章 白车身焊装线的仿真规划
• 3.1 白车身焊装线的组成
• 3.2 白车身焊装线仿真规划的要求
• 3.2.1 生产系统仿真规划的分类
• 3.2.2 系统层仿真规划的特点和主要内容
• 3.3 焊装线平衡工位的规划
• 3.3.1 平衡工位规划的数学原理
• 3.3.2 平衡工位规划的软件实现方法
• 3.4 某车型主焊接线的平衡工位规划实例
• 3.5 本章小结
• 第四章 多机器人焊接工位仿真规划
• 4.1 多机器人焊接工位仿真规划分析
• 4.2 多机器人焊接任务分配规划
• 4.2.1 多机器人焊接任务分配的数学原理
• 4.2.2 多机器人焊接平台任务分配的遗传算法实现
• 4.3 机器人焊接路径优化
• 4.3.1 机器人焊接路径优化的原理
• 4.3.2 机器人焊接路径优化的实现
• 4.3.3 多机器人焊接平台焊接路径优化
• 4.4 机器人焊接路径规划实例
• 4.4.1 侧围焊接路径规划实例
• 4.4.2 规划结果仿真及其分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 白车身焊装工位的可视化仿真技术研究
• 5.1 白车身焊装工位仿真的技术方案
• 5.2 仿真环境的建模与搭建
• 5.2.1 仿真对象的建模
• 5.2.2 仿真环境的搭建
• 5.3 机器人焊接工位仿真实现
• 5.3.1 构建仿真对象的运动学关系
• 5.3.2 仿真时序的建立
• 5.4 机器人焊接工位仿真分析及其优化
• 5.4.1 焊装工序正确性分析
• 5.4.2 生产节拍的正确性分析
• 5.4.3 工时优化
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本论文工作总结
• 6.2 对今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录Ⅰ：平衡工位遗传算法
• 附录Ⅱ：焊点路径优化节约算法