本发明专利技术提供了一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，具体步骤如下：将装配体自上向下地划分为装配单元、零件和装配特征，构建装配单元、零件和装配特征数据集，获取装配单元的装配序列；基于多色集合理论和装配单元、零件和装配特征数据集构建装配关系信息模型，得到装配关系信息矩阵A×F(A)、零件关联矩阵A×A；基于装配关系信息矩阵A×F(A)、零件关联矩阵A×A和产品装配序列B构建装配过程信息模型，得到装配过程信息使能矩阵B×F(A)；基于装配过程信息使能矩阵B×F(A)构建产品装配同步精度孪生模型。本发明专利技术构建的产品装配同步精度孪生模型可准确反映产品在装配过程的装配质量变化情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于零件装配，具体属于一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法。
技术介绍
1、装配过程中的装配质量变化直接影响着产品的最终质量和服役性能。复杂精密机械产品因受制于装配过程的动态随机性和操作复杂性，其装配质量的准确控制一直以来都是制造业重点领域的工程难题。伴随着信息化、智能化发展水平的不断提升，结合数字孪生技术提出的虚实融合制造理念，能够有效形成与装配过程同步的生产制造模式，使得在装配过程中通过预测装配精度和优化装配工艺来提高产品装配精度成为可能。
2、例如cn 115203865 a公开了一种基于数字孪生的产品装配过程机械性能在线预测方法，该方法融合有限元分析和网格模型完成数字孪生模型构建和装配过程产品性能预测。又例如cn 111158314a公开一种基于数字孪生技术的卫星部装装配精度控制方法，该方法通过不断采集和分析装配过程信息以更新装配过程模型，实现了对装配偏差超差的提前预警和装配精度的控制。
3、目前的大部分研究主要针对多源装配误差构建全要素信息误差模型，在理论上形成了一些较为完整的装配偏差估计方法，同时还对面向实际装配过程的数字孪生应用框架方面进行了探索。然而对于复杂高精密机械产品的装配，对装配过程中装配精度优化调控使得装配质量仍有提高的空间。因此，为进一步推进装配过程工艺优化以提高产品装配精度，如何实现与装配过程同步驱动的装配精度孪生模型构建与更新，由此实现面向装配误差传递的装配精度自动推理计算和对实际装配过程中装配质量变化的真实描述对于保证产品质量和性能显得十分重要。</p>
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，利用多色集合理论对装配层级关系清晰描述的同时，依据装配特征关系和装配序列不断更新装配信息，从而基于面向装配过程的装配信息来构建产品装配同步精度孪生模型，该模型可以准确反映产品在装配过程的装配质量变化情况。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，具体步骤如下：
3、s1将装配体自上向下地划分为装配单元、零件和装配特征，构建装配单元、零件和装配特征数据集，获取装配单元的装配序列；
4、s2基于多色集合理论和装配单元、零件和装配特征数据集构建装配关系信息模型，得到装配关系信息矩阵a×f(a)、零件关联矩阵a×a；
5、s3基于装配关系信息矩阵a×f(a)、零件关联矩阵a×a和产品装配序列b构建装配过程信息模型，得到装配过程信息使能矩阵b×f(a)；
6、s4基于装配过程信息使能矩阵b×f(a)构建产品装配同步精度孪生模型。
7、进一步的，s1中，装配单元、零件和装配特征为层级包含关系。
8、进一步的，s2中，装配关系信息模型的构建方法具体如下：
9、s2.1获取装配单元、零件和装配特征数据集，基于多色集合理论建立装配关系信息的基本定义；
10、s2.2基于基本定义构建装配关系信息模型，得到装配关系信息矩阵a×f(a)、零件关联矩阵a×a。
11、进一步的，s2.1中，基本定义包括：每一个装配单元所包含的零件集合a；参与装配的装配特征集合f(a)；集合a中零件间的所有装配特征对的集合f(a)；每一个零件包含的装配特征关系矩阵a×f(a)；集合a中第i个装配特征与第j个装配特征对的隶属关系矩阵f(a)×f(a)；装配特征之间配合关系的矩阵f(a)×f(a)。
12、进一步的，装配关系信息矩阵a×f(a)的计算具体为：
13、装配关系信息矩阵a×f(a)表示集合a中第i个零件与第j个装配特征对的关联关系，具体计算为：
14、a×f(a)＝(a×f(a))×(f(a)×f(a))。
15、进一步的，s2中，零件关联矩阵a×a表示集合a中第i个零件与第j个零件之间的装配关联关系，具体计算为：
16、a×a＝(a×f(a))×(f(a)×f(a))×(a×f(a))t。
17、进一步的，s3中，装配单元信息模型中，具体如下：
18、s3.1获取产品装配序列；
19、s3.2获取前i-1步已装配零件集合t1；
20、s3.3获取第i步的待装配零件ai，在零件关联矩阵a×a中得到与待装配零件ai所在行的关联零件集合t2，将已装配零件集合t1与关联零件集合t2进行合取得到与待装配零件关联的零件集合t3；
21、s3.4基于装配关系信息矩阵a×f(a)得到第i步的待装配零件ai与待装配零件ai关联的装配特征对的初始矩阵行ai×f(a)；
22、s3.5基于装配关系信息矩阵a×f(a)得到与每一个装配特征对fj(a)关联的零件集合作为其体a(fj)；
23、s3.6将t3与得到的每一个体a(fj)进行合取，如果合取为空则置初始矩阵行ai×f(a)中装配特征对fj对应的元素为0，否则保留该装配特征对得到矩阵行ai×f(a)；
24、s3.7将矩阵行ai×f(a)作为最末行添加进装配过程信息使能矩阵b×f(a)中；
25、s3.8重复s3.1～s3.7，直至历遍产品装配序列，得到完整的装配过程信息使能矩阵b×f(a)。
26、本专利技术还提供一种产品装配同步精度孪生模型，采用上述构建方法构建得到。
27、本专利技术还提供一种装配精度状态的动态预测方法，采用上述产品装配同步精度孪生模型进行动态预测。
28、进一步的，动态预测时，以与当前装配零件相关的装配精度状态指标fr评价产品装配的精度。
29、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
30、本专利技术提供了一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，在利用多色集合理论对装配层级关系清晰描述的同时，依据装配特征关系和装配序列完成了面向装配过程孪生模型的构建与更新，并由此实现了面向实际装配过程的装配精度孪生模型实例化应用。
31、进一步的，本专利技术采用多色集合理论构造型了装配关系信息模型，对“装配单元-装配零件-装配特征”层级装配关系做了清晰描述。这种模型对底层框架的形式化描述，为装配工艺信息的设计和组织提供了支撑，同时易于软件的操作和功能实现。对于装配零件数量巨大且装配作业分布在多个场所的复杂机械产品而言，已完成部装环节的各个装配单元可等效为一个“零件”元素，以完成总装环节的装配关系信息建模。
32、进一步的，本专利技术在装配关系信息模型的基础上，依据装配序列完成面向装配过程的装配信息使能矩阵b×f(a)的构建，为表示面向装配过程的装配体精度信息动态建模提供了一种可自动推理的通用模型框架和使能方法。
33、进一步的，本专利技术根据装配过程信息使能矩阵提取关联数据模型，可实现以工步装配模式驱动的装配精度孪生实例化模型的构建与更新，不仅本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，S1中，装配单元、零件和装配特征为层级包含关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，S2中，装配关系信息模型的构建方法具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，S2.1中，基本定义包括：每一个装配单元所包含的零件集合A；参与装配的装配特征集合F(a)；集合A中零件间的所有装配特征对的集合F(A)；每一个零件包含的装配特征关系矩阵A×F(a)；集合A中第i个装配特征与第j个装配特征对的隶属关系矩阵F(a)×F(A)；装配特征之间配合关系的矩阵F(a)×F(a)。
5.根据权利要求4所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，装配关系信息矩阵A×F(A)的计算具体为：
6.根据权利要求4所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，S2中，零件关联矩阵A×A表示集合A中第i个零件与第j个零件之间的装配关联关系，具体计算为：
7.根据权利要求1所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，S3中，装配单元信息模型中，具体如下：
8.一种产品装配同步精度孪生模型，其特征在于，采用权利要求1～7中任一项所述的构建方法构建得到。
9.一种装配精度状态的动态预测方法，其特征在于，采用权利要求8所述产品装配同步精度孪生模型进行动态预测。
10.根据权利要求9所述的一种装配精度状态的动态预测方法，其特征在于，动态预测时，以与当前装配零件相关的装配精度状态指标FR评价产品装配的精度。
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【技术特征摘要】
1.一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，s1中，装配单元、零件和装配特征为层级包含关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，s2中，装配关系信息模型的构建方法具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于多色集合的产品装配同步精度孪生模型的构建方法，其特征在于，s2.1中，基本定义包括：每一个装配单元所包含的零件集合a；参与装配的装配特征集合f(a)；集合a中零件间的所有装配特征对的集合f(a)；每一个零件包含的装配特征关系矩阵a×f(a)；集合a中第i个装配特征与第j个装配特征对的隶属关系矩阵f(a)×f(a)；装配特征之间配合关系的矩阵f(a)×f(a)。
5.根据权利要求4所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾康，任东旭，王浩，赵强强，洪军，唐竟，程鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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