[发明专利]一种面向手工装配的计算机辅助装配过程控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的面向手工装配的计算机辅助装配过程控制方法，属于先进制造领域中的数字化设计与制造技术范畴，特别涉及产品装配过程控制方法。

背景技术

产品装配过程控制技术是指对产品装配过程中的时间进度、技术状态和装配质量等进行控制，并确保按时、按质和按量完成产品装配的技术统称。

按照装配的自动化程度，产品装配可以分为手工装配、专用自动化装配和机器人装配三种：

①手工装配是最通用的方法，借助于少量工夹具，如工作台、扳手、螺丝刀等，依靠人的经验几乎能实施任何产品的装配。手工装配主要应用于单件小批量产品的装配，由于人的智能和经验的参与，能从装配图纸中获取大量的工艺信息，因此装配活动极具柔性和匠心，但是需要装配操作人员具有必要的技能和素质。

②专用自动化装配，装配系统利用专门的设备和工装进行装配，是针对确定结构产品的装配，生产率高，但系统柔性差，适合于大批大量生产。

③机器人装配，又称柔性自动化装配，装配系统由机器人和输送线组成，可实施较大范围产品族的装配，系统能适应产品设计的变化，兼有柔性和生产率高的优点。

由于手工装配的随机性大，生产节拍不明显，目前尚缺乏有效的技术手段和方法对其装配过程进行控制，从而经常出现产品装配过程中的关键技术状态得不到有效控制；装配过程中的产品装配进度、技术状态、质量信息不能被及时有效地获取，车间管理人员不能及时对车间装配作业任务进行及时调整。特别是对于导弹、卫星等复杂武器装备的装配，由于其产品大多具有零部件数目繁多、装配工艺复杂、装配周期长、有时还要求安全性装配或不可逆性装配等特点，如何实现其产品的装配过程控制对保证产品装配质量具有重要意义。

目前国内外在生产过程控制领域的研究，主要集中在机加件或模具的加工过程，对产品装配过程的现场控制却不多见，面向手工装配的装配过程控制方法尚未见报道。

在机械加工的过程控制方面，韩莉在“制造企业的生产物流流程设计与看板管理应用”文章中提出以生产过程流程图反映复杂产品的生产过程，它以工序为基础环节来描述单项零部件的生产过程，形象地说明了各工序之间的联系、物流的方向和路径、作业人员的操作内容和方法。

在装配生产线的过程控制方面，学者们对装配生产线调度策略与控制方法作了大量的研究工作，但主要偏向以自动化程度较高的加工系统，如以柔性生产线(FMS)为背景的过程控制技术。

在装配过程的控制方法方面，Whitney在“Quasi-static assembly ofcompliantly supported parts”文章中提出了保证装配成功的准静态条件(quasi static conditions)，Mason在“Compliance and force control forcomputer controlled manipulators”文章中及Raibert在“Hybridposition/force control of manipulators”文章中针对机器人各种作业任务提出了混合力/位置控制方法(hybrid position/force control)，并应用到装配过程控制中。在装配过程中，对复杂的装配系统的装配状态的表达采用Petri网显得较为简洁，有利于装配状态的检测和装配状态间的变迁控制。高峰在“装配生产线Petri网模型优化算法研究”文章中提出了以Petri网作为系统的建模和分析方法，并提出按周期计划安排生产、按进度计划预测缺件、各工序点的部件(半成品)数量控制等控制模型优化算法。

发明内容

本发明的目的是为解决手工装配的产品装配过程控制问题，提出了一种新型的面向手工装配的计算机辅助装配过程控制方法，有效实现了面向手工装配的产品装配过程控制。

本发明一种面向手工装配的计算机辅助装配过程控制方法，该方法由依次相连的三个模块组成：

①装配工艺流程图创建模块

基于产品的装配工艺和装配要求，针对每一个具体型号的产品，都生成一个流程化的、由一系列装配节点组成的装配工艺流程图，装配工艺流程图表示了产品的装配关系、装配顺序、并行工作内容及检验内容；

②装配信息集成展示与工位数据采集模块