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虚拟现实辅助结构评价成果

【摘要】:产品的可装配性评价一般兼顾两个方面的要求:技术要求和经济要求。早期的DFA中对产品的可装配性评价为公理化定性评价,在早期的Boothroyd的DFA方法中,产品的可装配性是通过三条原则进行优化的。Boothroyd根据大量的实验与经验,总结出影响产品可装配性的因素,并针对每种因素的测量值给出对应的装配时间估计,以理论最短时间与实际装配时间的比值作为产品的可装配性评价指数,即DFA指数。

产品的可装配性评价一般兼顾两个方面的要求:技术要求和经济要求。在技术层面,装配必须合理、可行,即装配体的形成必须是可行的,这是前提。可装配性的技术要求包括四个层次:①零件易于识别、便于抓取、易于操作;②装配位置可达、定位可靠;③装配顺序和装配路径合理;④便于检测。可装配性在技术层面也可分为两个方面:①结构设计;②人机功效。在经济层面,在保证装配质量的前提下,尽可能降低装配成本,从而降低总的生产成本,这是产品在市场上占据主动的必要条件。可装配性的经济特性主要考虑装配操作效率、装配资源的消耗和装配公差的分布等。

可装配性评价按照性质可分为量化评价与公理化定性评价。

原理上,可装配性的量化评价方法有两种:成本分析法和加权平均法,二者各具优缺点。可装配性两个方面的特性并非互不相干,用装配操作所需消耗的成本来衡量装配实现的技术难度已被视为一种行之有效的方法。因此,可以通过成本分析量化产品的可装配性。另一种方法是先对各级评价指标赋予相应的权重,按一定标准打分,然后自低向高逐层加权汇总,即可得到可装配性的总评分值。根据量化评价方法,可装配性评价可以分为查表评价、模糊评价、基于信息熵与基于结构复杂度的评价方法。(www.chuimin.cn)

早期的DFA中对产品的可装配性评价为公理化定性评价,在早期的Boothroyd的DFA方法中,产品的可装配性是通过三条原则进行优化的。Boothroyd根据大量的实验与经验,总结出影响产品可装配性的因素,并针对每种因素的测量值给出对应的装配时间估计,以理论最短时间与实际装配时间的比值作为产品的可装配性评价指数,即DFA指数。Lucas DFA方法从产品装配设计的功能零件比例、零件操作性与零件匹配性三个方面评价产品装配难度,基于评分表得到产品装配难度的量化值。Hitachi的AEM(可装配性评价方法)将装配中可能涉及的动作进行编码,并以“向下装入”动作为基础动作定义了每个动作的惩罚值,最后统计产品装配过程中所有动作的惩罚值计算产品可装配性的量化值,即AEM分数。

对可装配性的影响因素的研究中,除了利用专家经验和对照数据库的方式进行定性评价的方法外,许多国内外学者采用建模的方法描述可装配性影响因素对产品可装配性的作用,将其分为基于模型的抽象评价和基于仿真的实践评价。基于模型的抽象评价是指将可装配性影响因素进行抽象化处理,分析其中的数学原理和物理规律,采用数学模型或者物理模型来描述可装配性影响因素对可装配性的影响。基于数学模型的评价方法简便有效,但难以反映可装配性影响因素所包含的物理规律,因此许多学者基于装配过程中的装配特征之间的物理作用以及人体动力学因素建立了基于物理模型的可装配性因素量化模型。基于物理模型的量化评价方法更加全面地考虑了影响因素中的物理规律,很好地解决了对非人为因素的可装配因素量化问题。但由于人的主观能动性难以用数学模型或者物理模型进行描述,基于模型的抽象评价对含有人的因素的可装配性影响因素进行量化表示难以满足真实性要求。因此,许多学者采用仿真方法量化评价含有人的因素的可装配性影响因素。早期的研究多采用DELMIA、Jack等产品生命周期管理(product lifecycle management,PLM)软件在虚拟环境中对产品可装配性进行分析和研究,但传统的PLM软件一般通过虚拟假人与动画关键帧设置对装配过程中的人的因素进行仿真分析,存在依赖工程师的专业知识、操作烦琐与功能较为单一的问题,随着虚拟现实技术的普及,越来越多的学者采用更具直观性、交互性与启发性的沉浸式虚拟现实系统对产品的可装配性进行研究。