一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法

摘要

本发明涉及一种装配工艺BOP(bill of process,工艺清单)方案中路线的自动规划方法，建立BOP案例源库；提取待规划装配体中的各个零件的信息，根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间连接关系矩阵；判定待规划装配体与局部案例的相似度匹配值高于设定阈值时，将与待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的局部案例中的零件合并成零组件；获取零件和/或零组件的属性矩阵和连接关系矩阵，根据零件和/或零组件的属性矩阵确定待规划装配体的基础件；根据各个零件和/或零组件与基础件的距离确定零件和/或零组件的层级装配顺序，规划出待规划装配体的BOP方案中的路线。减少相同或相似BOP方案的路线规划时间，实现BOP方案的保存、检索和重用。

权利要求

1.一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，建立BOP案例源库，所述BOP案例源库包括局部案例；

步骤2，提取待规划装配体中的各个零件的信息，根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间连接关系矩阵；

步骤3，判定所述待规划装配体与所述局部案例的相似度匹配值高于设定阈值时，将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成零组件；

步骤4，获取所述零件和/或所述零组件的属性矩阵和连接关系矩阵，根据所述零件和/或所述零组件的所述属性矩阵确定所述待规划装配体的基础件；

步骤5，根据各个所述零件和/或所述零组件与所述基础件的距离确定所述零件和/或所述零组件的层级装配顺序，规划出所述待规划装配体的BOP方案中的路线；

所述零件和/或零组件的属性矩阵包括零件或零组件的名称、零件或零组件的质量M、零件或零组件的体积V和零件或零组件的装配连接数S；

所述零件或零组件的装配连接数S为：

Si表示零件或者零组件i的装配连接数，n表示待规划装配体的零件和零组件的总数，Rij表示零件或零组件i与零件或零组件j之间的连接关系；

所述步骤4中所述基础件的选定过程包括：

对所述属性矩阵进行归一化处理，使得所述零件或零组件的质量M、体积V以及装配连接数S的值在0-1之间；

选定所述基础件为：

BPi＝{ω1Mi+ω2Vi+ω3Si,1≤i≤n}max；

BPi表示权值最大的零件或者零组件i为待规划装配体的基础件，Mi、Vi和Si分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数，ω1、ω2和ω3分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数的权重，ω1+ω2+ω3＝1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中提取所述待规划装配体中各个零件的信息包括各个零件的名称；

根据各个所述零件之间是否有连接关系建立零件间的连接关系矩阵包括：当任意两个零件之间的装配关系的权值不为0定义所述两个零件之间的连接关系值为

1，当任意两个零件之间的装配关系的权值为0时定义所述两个零件之间的连接关系值为0，根据各个所述零件之间的所述连接关系值建立所述零件间的连接关系矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的所述BOP案例源库还包括由所述局部案例组合形成的整体案例；

所述步骤3进行相似度匹配的过程包括根据零件的名称以及零件间的连接关系矩阵与所述整体案例和所述局部案例分别进行相似度匹配值的判断。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤301，判断所述待规划装配体与任一所述整体案例的相似度匹配值是否高于设定阈值，是，调用所述整体案例的BOP方案中的路线后，根据所述零件的名称以及零件间的连接关系矩阵进行人工修改调整，得到所述待规划装配体的BOP方案中的路线后结束路线规划过程，否，执行步骤302；

步骤302，判断所述待规划装配体与任一所述局部案例的相似度匹配值是否高于所述设定阈值，是，调用所述局部案例的BOP方案中的路线，执行步骤303，否，执行步骤4；

步骤303，将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于所述设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成所述零组件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于所述设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成所述零组件后，将所述零件更新为所述零组件确定所述零件和/或所述零组件的连接关系矩阵。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：步骤501，利用FLOYD算法和装配规则库规则确定所述零件和/或所述零组件的层级装配顺序；

步骤502，根据所述零件和/或所述零组件的所述层级装配顺序和所述装配规则库确定每道工序上装配的零件或零部件；

步骤503，提取每道工序上装配的所述零件或零部件名称，通过工艺资源检索算法，将BOP案例源中的工艺资源添加至该道工序内；

步骤504，插入所述步骤302中已调用的所述局部案例的BOP方案中的路线，自动规划出待规划装配工艺的BOP方案中的路线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤501中所述FLOYD算法是以每个零部件为一个节点，以所述基础件为装配层级的第一层，计算每个所述节点到所述基础件的最短距离。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中规划出所述待规划装配体的BOP方案中的路线后还包括：步骤6，将所述步骤5中得到的所述待规划装配体的所述BOP方案添加进入建立的所述BOP案例源库中。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的步骤。

说明书

一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法

技术领域

[0001] 本发明涉及装配工艺规划领域，尤其涉及一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法。

背景技术

[0002] 在现代制造业中，机电产品整个制作工作量的20％～70％都花费在装配及其调试上，装配时间占整个产品制造时间的20％～50％，同时其成本也占据整个制造费用的40％以上。因此合理有效的装配工艺规划能够有效提高产品的生产质量、缩短制造周期，对企业提升生产效益和时长竞争力具有重要意义。

[0003] 装配工艺规划主要包括装配序列规划和装配任务规划，装配序列规划是指在零件装配顺序可行的情况下，综合考虑各种因素，包括装配可操作性、稳定性等，保证装配序列生产成本和时间成本最低。装配任务规划则是根据产品零部件的特点，指定装配工序，合理配置装配资源，生成装配工艺BOP方案。

[0004] 目前装配工艺规划的自动化程度还有所欠缺，对于装配任务规划问题，现有技术提供了多种包括割集法、优先约束法、基于知识推理法、基于智能算法等解决方法，但是多数还未考虑与装配任务规划相结合，不具有实际意义,目前装配工艺规划通常是由装配工艺设计人员根据自己的工艺经验和装配工艺规范来规划，导致工艺设计一致性差、设计周期长、工艺设计经验难以继承、效率低下等问题。

发明内容

[0005] 本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法。

[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法，所述方法包括：

[0007] 步骤1，建立BOP案例源库，所述BOP案例源库包括局部案例；

[0008] 步骤2，提取待规划装配体中的各个零件的信息，根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间连接关系矩阵；

[0009] 步骤3，判定所述待规划装配体与所述局部案例的相似度匹配值高于设定阈值时，将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成零组件；

[0010] 步骤4，获取所述零件和/或所述零组件的属性矩阵和连接关系矩阵，根据所述零件和/或所述零组件的所述属性矩阵确定所述待规划装配体的基础件；

[0011] 步骤5，根据各个所述零件和/或所述零组件与所述基础件的距离确定所述零件和/或所述零组件的层级装配顺序，规划出所述待规划装配体的BOP方案中的路线。

[0012] 一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的步骤。

[0013] 本发明的有益效果是：建立BOP案例源库，将待规划装配体与BOP案例源库的案源进行相似度匹配，该相似度值高于设定阈值时即可利用该案源进行待规划装配体的路线规划，减少相同或相似BOP方案的路线规划时间，实现BOP方案的保存、检索和重用，实现对装配工艺BOP方案中的路线的自动规划能够有效提高产品的生产质量、缩短制造周期，对企业提升生产效益和市场竞争力具有重要意义。

[0014] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0015] 进一步，所述步骤2中提取所述待规划装配体中各个零件的信息包括各个零件的名称；

[0016] 根据各个所述零件之间是否有连接关系建立零件间的连接关系矩阵包括：

[0017] 当任意两个所述零件之间的装配关系的权值不为0定义所述两个零件之间的连接关系值为1，当任意两个零件之间的装配关系的权值为0时定义所述两个零件之间的连接关系值为0，根据各个所述零件之间的所述连接关系值建立所述零件间的连接关系矩阵。

[0018] 所述步骤1中的所述BOP案例源库还包括由所述局部案例组合形成的整体案例；

[0019] 所述步骤3进行相似度匹配的过程包括根据零件的名称以及零件间的连接关系矩阵与所述整体案例和所述局部案例分别进行相似度匹配值的判断。

[0020] 所述步骤3包括：

[0021] 步骤301，判断所述待规划装配体与任一所述整体案例的相似度匹配值是否高于设定阈值，是，调用所述整体案例的BOP方案中的路线后，根据所述零件的名称以及零件间的连接关系矩阵进行人工修改调整，得到所述待规划装配体的BOP方案中的路线后结束所述路线规划过程，否，执行步骤302；

[0022] 步骤302，判断所述待规划装配体与任一所述局部案例的相似度匹配值是否高于所述设定阈值，是，调用所述局部案例的BOP方案中的路线，执行所述步骤303，否，执行步骤4；

[0023] 步骤303，将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于所述设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成所述零组件。

[0024] 所述步骤3中将与所述待规划装配体的相似度匹配值高于所述设定阈值的所述局部案例中的所述零件合并成所述零组件后，将所述零件更新为所述零组件确定所述零件和/或所述零组件的连接关系矩阵；

[0025] 所述零件和/或零组件的属性矩阵包括零件或零组件的名称、零件或零组件的质量M、零件或零组件的体积V和零件或零组件的装配连接数S；

[0026] 所述零件或零组件的装配连接数S为：

[0027]

[0028] Si表示零件或者零组件i的装配连接数，n表示待规划装配体的零件和零组件的总数，Rij表示零件或零组件i与零件或零组件j之间的连接关系。

[0029] 所述步骤4中所述基础件的选定过程包括：

[0030] 对所述属性矩阵进行归一化处理，使得所述零件或零组件的质量M、体积V以及装配连接数S的值在0-1之间；

[0031] 选定所述基础件为：

[0032] BPi＝{ω1Mi+ω2Vi+ω3Si,1≤i≤n}max。

[0033] BPi表示权值最大的零件或者零组件i为待规划装配体的基础件，Mi、Vi和Si分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数，ω1、ω2和ω3分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数的权重，ω1+ω2+ω3＝1。

[0034] 所述步骤5包括：

[0035] 步骤501，利用FLOYD算法和装配规则库规则确定所述零件和/或所述零组件的层级装配顺序；

[0036] 步骤502，根据所述零件和/或所述零组件的所述层级装配顺序和所述装配规则库确定每道工序上装配的零件或零部件；

[0037] 步骤503，提取每道工序上装配的所述零件或所述零部件名称，通过工艺资源检索算法，将BOP案例源中的工艺资源添加至该道工序内；

[0038] 步骤504，插入所述步骤302中已调用的所述局部案例的BOP方案中的路线，自动规划出待规划装配工艺的BOP方案中的路线。

[0039] 所述步骤501中所述FLOYD算法是以每个零部件为一个节点，以所述基础件为装配层级的第一层，计算每个所述节点到所述基础件的最短距离。

[0040] 所述步骤5中规划出所述待规划装配体的BOP方案中的路线后还包括：

[0041] 步骤6，将所述步骤5中得到的所述待规划装配体的所述BOP方案添加进入建立的所述BOP案例源库中。

[0042] 采用上述进一步方案的有益效果是，建立的BOP案例源库包括局部案例和整体案例，根据零件的名称以及零件间的连接关系矩阵对局部案例和整体案例分别进行相似度匹配，提高BOP案例源库中BOP方案的利用率，进一步减少整体或局部相同或相似BOP方案的路线规划时间。

[0043] 将规划出的待规划装配体的BOP方案经实际查看符合实际的结果的话，可以根据需要添加进入BOP案例源库中，在具体使用过程中进一步完善BOP案例源库的完整丰富性。

附图说明

[0044] 图1为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的流程图；

[0045] 图2为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的实施例的流程图。

具体实施方式

[0046] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0047] 如图1所示为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的流程图，由图1可知，该方法包括：

[0048] 步骤1，建立BOP案例源库，该BOP案例源库包括局部案例。

[0049] 步骤2，提取待规划装配体中的各个零件的信息，根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间连接关系矩阵。

[0050] 步骤3，判定待规划装配体与局部案例的相似度匹配值高于设定阈值时，将与待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的局部案例中的零件合并成零组件。

[0051] 步骤4，获取零件和/或零组件的属性矩阵和连接关系矩阵，根据零件和/或零组件的属性矩阵确定待规划装配体的基础件。

[0052] 步骤5，根据各个零件和/或零组件与基础件的距离确定零件和/或零组件的层级装配顺序，规划出待规划装配体的BOP方案中的路线。

[0053] 本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法，建立BOP案例源库，将待规划装配体与BOP案例源库的案源进行相似度匹配，该相似度值高于设定阈值时即可利用该案源进行待规划装配体的路线规划，减少相同或相似BOP方案的路线规划时间，实现BOP方案的保存、检索和重用，实现对装配工艺BOP方案中的路线的自动规划能够有效提高产品的生产质量、缩短制造周期，对企业提升生产效益和市场竞争力具有重要意义。

[0054] 实施例1

[0055] 本发明提供的实施例1为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的实施例，如图2所示为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的实施例的流程图，由图2可知，该方法的实施例包括:

[0056] 步骤1，建立BOP案例源库，该BOP案例源库包括局部案例。

[0057] 进一步的，该BOP案例源库还包括由局部案例组合形成的整体案例。

[0058] 步骤2，提取待规划装配体中的各个零件的信息，根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间的连接关系矩阵。

[0059] 本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法可以在UG(Unigraphics，交互式CAD/CAM系统)二次开发中进行，步骤2中将待规划装配体的模型在UGNX11.0中打开，通过UG二次开发提取待规划装配体中各个零件的信息包括各个零件的名称。根据各个零件之间是否有连接关系建立零件间的连接关系矩阵包括：

[0060] 当任意两个零件之间的装配关系的权值不为0定义该两个零件之间的连接关系值为1，当任意两个零件之间的装配关系的权值为0时定义该两个零件之间的连接关系值为0，根据各个零件之间的连接关系值建立零件间的连接关系矩阵。

[0061] 根据零件之间的装配关系的权值确定零件是否有连接关系，装配关系的权值不为0时确定零件之间有连接关系，装配关系的权值为0时确定零件之间没有连接关系。

[0062] 步骤3，判定待规划装配体与局部案例的相似度匹配值高于设定阈值时，将与待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的局部案例中的零件合并成零组件。

[0063] 步骤1中BOP案例源库还包括由局部案例组合形成的整体案例，因此步骤3进行相似度匹配的过程包括与整体案例进行匹配和与局部案例进行匹配的过程。

[0064] 具体的，进行相似度匹配的过程可以根据零件的名称以及零件间的连接关系矩阵进行匹配，由于零件的名称可能存在个体差异性等原因，因此设定匹配值的阈值，相似度匹配值高于该阈值时既可利用该整体案例或者局部案例的BOP方案。

[0065] 步骤3可以包括：

[0066] 步骤301，判断待规划装配体与任一整体案例的相似度匹配值是否高于设定阈值，是，调用该整体案例的BOP方案中的路线后，根据零件的名称以及零件间的连接关系矩阵进行人工修改调整，得到待规划装配体的BOP方案中的路线后结束该待规划装配体的BOP方案中的路线规划过程，否，执行步骤302。

[0067] 步骤302，判断待规划装配体与任一局部案例的相似度匹配值是否高于设定阈值，是，调用该局部案例的BOP方案中的路线，执行步骤303，否，执行步骤4。

[0068] 步骤303，将与待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的局部案例中的零件合并成零组件。

[0069] 步骤4，获取零件和/或零组件的属性矩阵和连接关系矩阵，根据零件和/或零组件的属性矩阵确定待规划装配体的基础件。

[0070] 步骤3中将与待规划装配体的相似度匹配值高于设定阈值的局部案例中的零件合并成零组件后，将该零件更新为零组件确定零件和/或零组件的连接关系矩阵。

[0071] 零件和/或零组件的属性矩阵包括零件或零组件的名称、零件或零组件的质量M、零件或零组件的体积V和零件或零组件的装配连接数S。该零件或零组件的装配连接数可以通过连接关系得到：

[0072]

[0073] Si表示零件或者零组件i的装配连接数，n表示待规划装配体的零件和零组件的总数，Rij表示零件或零组件i与零件或零组件j之间的连接关系。

[0074] 进一步的，基础件具有以下几个特性：(1)基础件通常是一个装配体或者装配单元中质量、体积最大的零部件。(2)基础件应该尽可能多的与装配体或者装配单元中其他的零部件有连接关系，即装配连接数越多，越有机会成为基础件。(3)装配体中有且只有一个基础件。基于上述特征，本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的实施例中，步骤4中基础件的选定过程包括：对属性矩阵进行归一化处理，使得所有零件或零组件的质量、体积以及装配连接数的数值在0-1之间，进行归一化处理可以避免三者的单位量级差别造成结果的误差，再通过如下公式选定基础件：

[0075] BPi＝{ω1Mi+ω2Vi+ω3Si,1≤i≤n}max。

[0076] 其中，BPi表示权值最大的零件或者零组件i为待规划装配体的基础件，Mi、Vi和Si分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数，ω1、ω2和ω3分别表示零件或零组件i的质量、体积和装配连接数的权重，且ω1+ω2+ω3＝1。

[0077] 步骤5，根据各个零件和/或零组件与基础件的距离确定零件和/或零组件的层级装配顺序，规划出待规划装配体的BOP方案中的路线。

[0078] 具体的，步骤5包括：

[0079] 步骤501，利用FLOYD(弗洛伊德)算法和装配规则库规则确定零件和/或零组件的层级装配顺序。

[0080] 具体的，FLOYD算法是以每个零部件为一个节点，计算每个节点到基础件的最短距离。基础件为装配层级的第一层，节点距离基础件节点为1的零组件为第二层，以此类推。

[0081] 装配规则库的规则包含：(1)以装配体的基础件为基准，其余零组件按照规则与基础件装配；(2)按照层级顺序依次装配；(3)在同一层级内，对称的零件同时装配；(4)在同一层级内，装配的方向由中心往两边装配；(5)在同一层级内，按照零件质量由重到轻，由下到上，由里到外装配；(6)过重或者过轻的零件优先装配。

[0082] 步骤502，根据零件和/或零组件的层级装配顺序和装配规则库确定每道工序上装配的零件或零部件。

[0083] 具体的，将质量和体积相同的零件或零部件划分到同一道工序。

[0084] 步骤503，提取每道工序上装配的零件或零部件名称，通过工艺资源检索算法，将BOP案例源中的工艺资源添加至该道工序内。

[0085] 步骤504，插入步骤302中已调用的局部案例的BOP方案中的路线，自动规划出待规划装配工艺的BOP方案中的路线。

[0086] 优选的，本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的实施例中，步骤5中规划出待规划装配体的BOP方案中的路线后还可以包括：

[0087] 步骤6，将步骤5中得到的待规划装配体的BOP方案添加进入建立的BOP案例源库中。

[0088] 步骤1-5中规划出的待规划装配体的BOP方案经实际查看符合实际的结果的话，可以根据需要添加进入BOP案例源库中。

[0089] 实施例2

[0090] 本发明提供的实施例2为本发明提供的一种装配工艺BOP方案中路线的自动规划方法的具体应用实施例，以某车型后独立悬架模型为例进行装配工艺BOP方案中的路线自动规划，具体过程包括：

[0091] 通过UG二次开发提取待规划装配体中各个零件的名称和零件间的连接关系矩阵。

[0092] 将待规划装配体信息与BOP案例源中案例进行整体案例相似度匹配和局部案例相似度匹配；其中，整体案例和局部案例的相似度的阈值均为95％。对于本案而言，BOP案例源中未匹配出阈值大于95％的整体案例，而出现两个局部案例，其包括局部案例一：下臂及连接杆和局部案例二：制动角单元总成。

[0093] 利用UG二次开发重新提取更新后零件和/或零组件属性矩阵和连接矩阵。

[0094] 确定装配体的基础件。利用层次分析法对权重进行取值：ω1＝0.2、ω2＝0.2、ω3＝0.6；后独立悬架的装配基础件为副车架总成。

[0095] 利用FLOYD算法和装配规则库规则确定零部件层级装配顺序。

[0096] 根据零部件层级装配顺序、工艺资源检索算法制定简化模型装配工艺BOP路线，再与已调用的局部案例工艺BOP路线汇总，自动规划出总体装配工艺BOP路线。

[0097] 后独立悬架的装配层级结果和工艺BOP路线可以通过装配BOP自动规划系统终端中的“零件层级结果”和“工艺BOP文档”自动导出，实现装配工艺BOP路线的自动规划。

[0098] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0099] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。