时间：2023-03-16 15:40:47
导语：在自动化职称论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1.1人工智能技术不易受其他因素影响
过去传统的控制器在进行工作的时候会遇到很多外界因素或者机器自身的问题的干扰，并且会对工作造成不良影响。但是人工智能技术在这方面的优势则比较明显。例如，人工智能技术不需要精确的动态模型，所以，即使模型设置的参数发生了变化，也不会对其造成太大的影响，而且其对环境的要求也不苛刻。所以，人工智能技术在其运行的过程中，可以不受不确定因素的影响，并且可以实现较为精准的自动化控制。
1.2人工智能技术产生的误差小
人工智能技术在运行过程中基本不受到来自外界的影响，而且其本身的抗干扰能力就很强，所以，一旦提前对系统设定了参数，那么在操作过程中就不用担心参数发生变动。这些参数在整个过程中会保持在一个值域之内，所以不需要担心会有较大的差值，因此其工作效率也比较高。
2人工智能在电气自动化中的应用
2.1智能控制和保护功能
2.1.1进行操作控制。
在进行操作的过程中，使用人员可以通过键盘或鼠标对隔离开关、断路器等进行现场的或者远程的控制，对励磁电流进行精准的调整。除此之外，还能够进行带负荷操作和停机操作，对相关的人员的权限进行限制。
2.1.2对相关数据的收集和处理。
人工智能技术对所有开关量、模拟量数据进行实时的采集，而且根据先前设计好的要求进行定时批量的存贮以及整理等工作。设置和修改某些参数，及时地保护软压板的退投。
2.1.3对设备的管理。
人工智能在对电力系统进行管理的时候，可以对运行日志进行自动保存，并生成报表的存储或打印、描绘系统运行曲线等。
2.1.4实行有效的监控。
智能技术能够对模拟量与开关量进行全程同步的监测，当检测过程发生异常时，则可以选择多种模式进行报警，同时还可有序地记录系统里的各项事件、在线分析负序量计算等。
2.1.5对画面的显示。
人工智能技术可以运用图像生成软件进行真实画面模拟，可以对有关设备和整个系统的工作运行进行模拟，并且最终以画面的形式显现到屏幕上。
2.1.6进行故障录波。
智能技术对故障波形的获取具有良好的功能，在获取的同时还可以做好相关的记录，对模拟量故障及时地进行录波和捕捉相关波形。
2.2智能信息检索
作为人类智能的模拟理论而产生的新兴技术方法，人工智能具有良好的信息检索功能。其不仅可以对网络中出现的较为模糊和不确定性的因素进行科学的换算以及推理，还可以根据信息检索的结果提出一些切实可行的解决方案。人工智能技术的优势还在于它可以将正确的指令精确无误的传达给各种机器，进而机器在接受到指令后能够进行正确、正常的运转，确保任务的完成。3.3提高电气自动化性能，提高产品质量人工智能系统具有优越的条件，其模拟人类智能，并将人工智能技术中的遗传算法投入到电器产品的应用中。利用人工智能技术，可以将产品的性能优化，假如可以科学合理地把人工智能技术运用到电气自动化的控制中，那么电子自动化性能就会得到显著的改善，电气设备的运行效率也会被大大提高，电气自动化控制的准确性便有所保障。这样一来，就可以减少在电气工程自动化中人力资源的使用，劳动成本也可以随之降低，进而推进电气工程事业的发展。此外，人工智能技术还可以在各种电器产品的会设计中辅助进CAD，使产品的开发周期得到有效缩短，并且能够对提高CAD技术的开发和应用程度有很大的帮助，设计难度也会有所降低，产品的质量自然就会提高。
2.4电气设备优化设计
有关电气设备的优化设计工作是比较复杂的，需要结合多方面的理论知识，比如电磁场、电机电器、电路等相关知识，此外还需要丰富的设计经验知识。过去的电气产品设计效率很低，一般是因为缺乏相关的技术的支持，再加上工作量本身就很大，所以整个设计就显得比较难，很少有科学合理的设计。但是如今计算机技术发展迅速，手工设计逐渐被计算机辅助设计（CAD）所代替，产品的开发周期缩短了，设计人员的设计产品质量和设计的效率也提高了，而且设计已经越来越趋于智能化和高效化。人工智能技术在电气产品的优化设计应用中，主要有两种方法，即专家系统和遗传算法。其中，遗传算法可以直接操作结构对象，对优化和自动获取搜索空间、自行调整搜索的方向方面具有指导作用，而且采用先进的计算方法，计算结果很精确，因此在电气产品的智能化优化设计中应用广泛。而专家系统则不同，它是主要依据相关领域的一个或是多个专家所提供经验与知识来进行工作的，它是一个对专家的决策过程进行模拟的过程，从而对需要人类专家处理的问题进行处理，这种方式也比较重要。当然，除此两种方法还有很多其他方法，比如神经网络、模糊逻辑等。
3结束语
关键词:化学需氧量;环境监测;综述
化学需氧量(COD)是评价水体污染的重要指标之一。COD测定的主要方法有高锰酸盐指数法(GB11892 - 89)和重铬酸钾氧化法(GTB11914 -89) 。高锰酸盐指数法适用于饮用水、水源水和地面水的测定。重铬酸钾氧化法(CODCr )适用于工业废水、生活污水的测定，但此法要消耗昂贵的硫酸银和毒性大的硫酸汞，造成严重的二次污染，且加热消解时间长、耗能大，缺点十分明显，已不适应我国环境保护发展的需求。为此，人们从不同方面进行了改进。
1 标准法的改进
1.1 消解方法的改进
为缩短传统的回流消解时间，早期进行的工作包括密封消解法、快速开管消解法、替代催化剂的选择等;近期的工作主要包括采用微波消解法、声化学消解法、光催化氧化法等新技术。
1.1.1替代催化剂的研究 重铬酸钾法所用的催化剂Ag2 SO4 价格昂贵，分析成本高。因此，毕业论文研究Ag2 SO4 的替代物，以求降低分析费用有一定的实用性。如以MnSO4 代替Ag2 SO4 是可行的，但回流时间仍较长。Ce ( SO4 ) 2 与过渡金属混合显示出很好的协同催化效应，如以MnSO4 - Ce ( SO4 ) 2复合催化剂代替Ag2 SO4[ 1 ] ，测定废水COD，不但可降低测定费用，还可降低溶液酸度和缩短分析时间，与重铬酸钾法无显著差异。
1.1.2微波消解法 如微波消解无汞盐光度法测定COD;微波消解光度法快速测定COD;无需使用HgSO4 和Ag2 SO4 测定COD 的微波消解法;氧化铒作催化剂微波消解测定生活污水COD 等。Ramon[ 2 ]等采用聚焦微波加热常压下快速消解测定COD。
与标准回流法相比，微波消解时间从2h缩短到约10min，且消解时无需回流冷却用水，耗电少，试剂用量大大降低，一次可完成12 个样品的消解，减轻了银盐、汞盐、铬盐造成的二次污染[ 3 ] 。专著[ 4 ]对此作了较全面的总结。
1.1.3声化学消解法 尽管微波消解时间短，但消解完后要等消解罐冷却至室温仍需一定时间。而超声波消解方便，设备简单，且不受污染物种类及浓度的限制，近年来已有一些应用研究[ 5 ] 。钟爱国[ 6 ]使用自制的声化学反应器对不同水样进行了声化学消解试验，提高了分析效率，减少了化学试剂用量， COD 测定范围150mg ·L - 1 ～ 2000mg·L - 1 ，标准偏差≤615% ，加标回收率96% ～120%。超声波消解时，超声波辐射频率和声强是两个重要的影响因素。试验表明，超声波辐射标准水样30min 时， 低频( 20kHz) 、适当高的声强(80W·cm- 2 )有利于水样的完全消化。
1.1.4光催化氧化法 紫外光氧化快速、高效，在常温常压下进行，不产生二次污染，因此对水和废水分析的优势特别突出。近几年来，半导体纳米材料作为催化剂消除水中有机污染物的方法已引起了人们的广泛关注。当用能量等于或大于半导体禁带宽度(312eV)的光照射半导体时，可使半导体表面吸附的羟基或水氧化生成强氧化能力的羟基自由基( ·OH) ，从而使水中的有机污染物氧化分解。艾仕云等[ 7 ]提出纳米ZnO 和KMnO4协同氧化体系，并据此建立了测定COD 的方法，所得结果的可靠性和重现性与标准法相当。他们还使用K2 Cr2O7 氧化剂、纳米TiO2 光催化剂测定COD[ 8 ] 。通过光催化还原K2 Cr2O7 生成的Cr3 +浓度变化，可以获得样品的COD值。但反应仍需恒温搅拌，反应液需离心过滤。操作烦琐，且不能在线快速分析。
1.2 测定方法的改进
1. 2. 1分光光度法 分光光度法测定COD是在强酸性溶液中过量重铬酸钾氧化水中还原性物质， Cr6 +还原为Cr3 + ，英语论文利用分光光度计测定Cr6 +或Cr3 +来实现COD 值测定。Inaga 等以Ce ( SO4 ) 2作氧化剂，加热反应后测定吸光度，计算出COD值。Konno使用自制的比色计与PC机相联测定COD，所得结果与标准法基本一致。光度法测得COD值快速、准确、成本低等。目前，国内外不少COD快速测定仪均是基于光度法原理。如美国HACH公司制造的COD测定仪是美国国家环保局认可的COD测量方法。
1. 2. 2电化学分析法
(1)库仑法 库仑法是我国测定COD的推荐方法，该法利用电解产业的亚铁离子作库仑滴定剂进行库仑滴定， 根据消耗的电量求得剩余K2 Cr2O7 量，从而计算出COD。广州怡文科技有限公司和中国环境监测总站研制的EST22001COD在线自动监测仪，采用库仑滴定原理，测量范围5mg/L～1000mg/L;测量时间30min～60min，测量误差≤±5% FS;重复误差≤±3%FS，与手动分析具有很好的相关性。
(2)电解法 此法既不外加氧化剂，也不加热消解水样，而是利用电化学原理直接测量水中有机物的含量，是COD测定方法的突破。方法原理基于特殊电极电解产生的羟基自由基( ·OH)具有很强的氧化能力，可同步迅速氧化水中有机物，较难氧化的物质(如烟酸、吡啶等)也均能被·OH氧化。羟基自由基被消耗的同时，工作电极上电流将产生变化。当工作电极电位恒定时，电流的变化与水中有机物的含量成正比关系，通过计算电流变化便可测量出COD 值。作者在这方面作了一些探索工作，取得了初步的结果[ 9， 10 ] 。由于水样不需消解，极大缩短了分析流程，还克服了传统方法中“二次污染”的问题。目前，这类仪器代表产品是德国LAR公司的Elox100A型COD在线自动监测仪h[ 11 ] 。仪器测量范围从1mg/L～10000mg/L，最大可到100000mg/L，测量周期2min～6min。此仪器在欧美各国已得到较广泛的应用，在我国也获得国家质量监督检疫总局计量器具型式批准证书。
(3)其他电化学分析法 Dugin[ 12 ]提出以Ce( SO4 ) 2 为氧化剂，利用pH电极和氧化还原电极直接测定电势从而测定COD 值的方法。Belius2tiu[ 13 ]以两种不同的玻璃电极组成电池，通过直接测定电池电动势， 对水样中COD值进行测定。赵亚乾[ 14 ]以一定比例的反应溶液回流10min后，冷却稀释，用示波器指示终点进行示波电位滴定测定COD。
Westbroek等[ 15 ]提出Pt - Pt/PbO2 旋转环形圆盘电极多脉冲电流分析法，通过电化学方法产生强氧化剂，硕士论文有机污染物在圆盘电极表面直接氧化或与产生的氧化物质反应而间接被转化。伏安计时电流法和多脉冲计时电流法测COD，可在几秒中获得结果，而且可以在线监测。形成的强氧化媒介可使工作电极表面保持清洁。但方法检测限较高，不适合地表水或轻度污染水的测定。但德忠等[ 16 ]提出混合酸消解和单扫描极谱法快速测COD 的方法。该法基于用单扫描极谱法测定混合酸(H3 PO4 - H2 SO4 )消解体系中过量的Cr6 + ，从而间接测定COD。混合酸消解回流时间只需15min。Venkata等[ 17 ]使用示差脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)进行电化学配位滴定确定有机金属络合物的络合能力，从而测定COD。
1.2.3化学发光法 根据重铬酸钾消解废水后其最终还原产物Cr3 +浓度与COD值成正比关系，以及在碱性条件下， Luminol - H2O2 - Cr3 +体系产生很强的化学发光的原理，文献[ 18， 19 ]提出一种用光电二极管做检测器测定水体化学需氧量的新方法。
1.2.4紫外吸收光谱法 紫外吸收光谱法是通过测量水样中有机物的紫外吸收光谱(一般用254nm波长) ，直接测定COD。已有工作表明，不少有机物在紫外光谱区有很强的吸收，在一定的条件下有机物的吸光度与COD 有相关性，利用这种相关性可直接测定COD。这种方法不像COD、总有机碳( TOC)方法那样明确，但在特定水体中有极高的相关性，也能真实反映有机物含量。基于紫外吸收原理测定COD 的仪器已有生产。这类方法均不需添加任何试剂、无二次污染、快速简单，但前提条件是水质组成必须相对稳定。此方法在日本已是标准方法，但在欧美各国尚未推广应用，在我国尚需开展相关的研究。
2 自动在线分析技术
流动分析( FA)用于水样COD的测定可将样品消解和测定实现一体化，留学生论文使整个过程实现在线化、自动化。Korinaga[ 20 ]提出以Ce ( SO4 ) 2 为氧化剂，采用空气整段间隔连续流动分析法对环境水样中的COD进行测定，采样频率达90次/h，但需特制的阀，且管长达18m。陈晓青等[ 21 ]提出测定COD的流动注射停流法，系统以微机控制蠕动泵的启停，并记录分光光度计检测到的信号。由于停流技术的引入，解决了慢反应中样品的过度分散问题。
Cuesta等[ 22 ]提出COD的微波消解火焰原子吸收光谱- 流动注射分析法。用微波加热消解样品，未被样品中有机物质还原的Cr6 +保留在阴离子交换树脂上， Cr6 +经洗脱后用火焰原子吸收光谱法测定。这种方法在检测中没有基体效应的影响。
尽管流动注射分析的优势突出，但仍免不了传统加热方式。为了提高在线消解效率，不得不加长反应管或采用停留技术，这又导致分析周期延长或低的采样频率。医学论文微波在线消解效果虽好，但去除产生的气泡使流路结构复杂化。但德忠等[ 23 ]将流动注射和紫外光氧化技术引入高锰酸盐指数的测定中，建立了紫外光催化氧化分光光度法测定高锰酸盐指数的流动分析体系，并对多种标准物质(葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾、草酸钠等)进行了研究，反应仅需约115min，回收率8310%～11110%，检测限为016mg/L。用此方法成功测定了COD质控标准(QCSPEX - PEM - WP)和英格兰普利茅斯Tamar河水样品。
Yoon - Chang[ 24 ]将光催化剂二氧化钛铺助紫外光消解与流动分析技术联用测定化学耗氧量，获得了好的相关性。李保新等[ 25 ]把化学发光系统和流动分析法结合测定高锰酸盐指数，有机物在室温条件下发生化学氧化反应， KMnO4 还原为Mn2 +并吸附在强酸性阳离子交换树脂微型柱上，同时过量的MnO-
4 通过微型柱废弃。吸附在微型
柱上的Mn2 + 被洗脱出来使用H2O2 发光体系检测。若换用职称论文重铬酸钟氧化剂，在酸性条件下，重铬酸钾还原生成的Cr ( Ⅲ)催化Luminol - H2O2 体系产生强的化学发光可测定COD。该方法已用于地表水样COD的测定。
基于流动技术，综合电化学技术、现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、现代光机电技术研制的COD 在线监测仪，一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。进样系统由输液泵、定量管、电磁阀、管路、接口等组成，完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能;反应系统主要有加热单元或(和)反应室，完成水样的消解和的反应;检测系统包括单片机(或工控机) 、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等，完成在线全过程的控制、数据采集与处理、显示、储存及打印输 参考文献
[ 1 ] 杨娅，艾仕云，李嘉庆等. 用MnSO4 - Ce ( SO4 ) 2 协同催化快速测定COD的研究[ J ]. 重庆环境科学， 2003， 25(11) : 30 - 31.
[ 2 ] Ramon Ramon， Francisco Valero ，Manuel del valle. Rapid determination of chemical oxygen demand [ J ]. Analy tica chim ica Acta， 2003， 491: 9 - 109.
[ 3 ] 但德忠，杨先锋，王方强，等. COD测定的新方法- 微波消解法[ J ]. 理化检验- 化学分册， 1997， 33 ( 3) :135 - 136.
[ 4 ] 但德忠，分析测试中的现代微波制样技术[M ]. 成都:四川大学出版社， 2003年.
[ 5 ] AntonioCanals，M. del Remedio Hernandez. Ultrasound- assisted method for determination of chemical oxygen demand [ J ]. Analy tical and B ioanalyical Chem istry ，2002， 374 (6) : 1132 - 1140
[ 6 ] 钟爱国. 声化学消解测定环境水样中的化学需氧量[ J ]. 理化检验- 化学分册， 2001， 37 (9) : 412 - 413.
关键词：计算机应用;装配规划;综述;虚拟现实;软计算;协同装配
装配是产品生命周期的重要环节，是实现产品功能的主要过程。写作毕业论文装配成本占产品制造成本40%～50%，装配自动化一直是制造自动化中的瓶颈问题。装配规划是在给定产品与相关制造资源的完整描述前提下，得到产品详细的装配方案的过程，对指导产品可装配性设计、提高产品装配质量和降低装配成本具有重要意义。产品的装配规划通常需要得到零部件的装配序列、装配路径、使用的工装夹具和装配时间等内容[1]~[3]。
较早的传统装配规划采用人工方式，工艺人员根据设计图纸和技术文档，通过分析产品装配图中零件的几何形状和位置关系，必要时再和设计人员进行讨论，进一步明确设计者的真正意图，利用自己的经验和知识规划出产品的装配方案。这种方法工作量大、效率低，且难于保证装配方案的经济性。
随着计算机集成制造CIMS和并行工程CE技术的发展和应用，一方面对装配相关的设计技术提出了计算机化的要求，以提高和产品开发过程中其他环节的集成化程度。另一方面要求装配方案的优化以降低成本和缩短规划时间以加快产品开发进程。受“需求牵引”和“技术推动”两方面的影响，80年代初，出现了对计算机辅助装配规划(ComputerAidedAssemblyPlanning，CAAP)技术的研究。到目前为止，CAAP经历了几个不同的发展阶段，出现了4种代表性的方法，按照出现的时间顺序及方法的特点，笔者将其归结为经典装配规划方法、虚拟装配规划方法、装配规划软计算方法和协同装配规划方法。
1经典装配规划方法
早期CAAP的研究侧重于装配序列的规划，以产品CAD装配模型为基础，写作硕士论文一般采用几何推理的方法，通过产品装配建模、装配序列推理和表达以及装配序列评价和选择为产品面向装配的设计和装配工艺规划提供指导和支持，其过程通常如图1所示。
1.1产品装配建模
产品装配模型是装配规划的基础，为装配规划提供装配体和零部件的相关信息。常用的装配信息表达模型可分为图模型和矩阵模型。法国学者Bourjauct提出了联系图模型[4]，将零件之间的物理接触关系定义为联系即装配关系，图中的节点对应零件，边表示所连接的零件间至少有一种装配关系。关系模型[5]进一步区分了零件之间的接触关系和联接关系，图中包含3种实体类型：零件、接触和联接，边表达了实体间的关系。产品等级装配模型[6]将装配体看成具有层次结构性，即装配体可以分解为子装配体，子装配体又可分解为下级子装配体和零件的集合，以此表达产品的装配组成。
矩阵比图易于计算机表达和实现。Dini和Santochi[7]利用干涉矩阵、接触矩阵和连接矩阵表达产品，干涉矩阵描述了零部件间沿坐标轴方向装配时相互间的干涉情况，接触矩阵描述了零部件间的物理接触状态，连接矩阵描述了零部件间的连接类型。为减少矩阵的数量，Huang[8]等把6个干涉矩阵合并为一个拆卸矩阵，集成的表达零部件间沿坐标轴方向的干涉情况。
1.2装配序列推理和表达
基于联系图模型，Bourjauct采用人机交互“问答式”方法获取装配优先约束关系[4]，写作医学论文随后DeFazio和Whitney[9]，Baldwin[10]等人的工作进一步较少了需要由用户回答问题的数量，然后通过对装配优约束关系进行推理得到联络建立优先关系的层次模型表达产品的装配序列。
“割集”法是基于拆卸策略的装配规划中通常采用的图论算法。HomemdeMell和Sanderson[5]通过对产品联接图进行缩并，利用“割集”算法对联接图进行循环分解，生成所有可能的子装配体，直到不可再分。并提出了装配序列的AND/OR图表达方法，图中的节点对应装配过程中的子装配体或零件，超弧表达将子装配体或零件联接在一起形成更大子装配体的装配操作。因为“割集”算法的计算复杂性为O(3N)(N为零件个数)，因此，对于复杂产品的装配顺序规划存在指数爆炸问题，这是难以让人接受的。
1.3装配序列评价和选择
装配序列的选择对装配线设计、装配成本、装配设备选择有很大影响，写作职称论文而评价是选择的基础。装配序列的评价可分为定性和定量两方面因素[11]~[13]，定性因素主要考虑的有装配方向换向的频度、子装配体的稳定性和安全性、装配操作任务间的并行性、子装配体的结合性和模块性、紧固件的装配、零件的聚合等。定量因素主要考虑的有整个装配时间(包括子装配体的操作时间、运输时间等)、整个装配成本(包括劳动成本、夹紧和加工成本)、产品在装配中再定位的次数、夹具的数目、操作者的数目、机器人手爪的数目、工作台的数目等。
更多的经典装配规划方法研究文献可以参见TexasA&M大学Wolter教授的“AssemblyPlanningBibliography”[14]，其中收集了自1980年起近15年经典装配规划方法的相关研究。经典方法一般表达出全部的序列解空间，这使它可能从中找出最优的装配序列，但随着产品中零件数量的增加，解空间的组合爆炸给序列的存储、选优带来极大困难；且序列的几何推理方法不易融入人类的装配知识，难免产生众多几何可行但工艺不可行的序列结果。
2虚拟装配规划方法
虚拟现实技术为装配规划的“人－机”协同工作提供了契机。虚拟装配是指由操作者通过数据手套和三维立体显示设备直接三维操作虚拟零部件来模拟装配/拆卸过程，无需产品或支撑过程的物理实现，通过分析、先验模型、可视化和数据表达等手段，利用计算机工具来安排或辅助与装配有关的工程决策[15]。虚拟装配过程中，人机可以充分发挥各自的优势，即人通过直觉/装配经验和知识决定产品的装配过程，但不能精确地判断当前所有可能装配的零件，也不太可能准确判定装配某一零件后装配体的稳定性等因素，而通过一定算法和规则实现的机器智能刚好弥补人的不足。虚拟装配方法得到的不仅仅是零件的顺序，还可以包括零件路径、装配工具、夹具和工作台等信息。图2为虚拟装配规划的工作步骤。
国外虚拟装配规划的研究以沉浸式虚拟装配环境VADE[16],[17](VirtualAssemblyDesignEnvironment)为代表，写作英语论文通过建立一个装配规划和评价的虚拟环境来探索运用虚拟现实技术进行设计、制造的潜在技术可能性，为机械系统装配体的规划、评价和验证提供支持。在虚拟环境中，利用提取并导入的CAD系统产生的装配约束信息引导装配过程；通过引入了质量、惯性和加速度等物理属性，基于物理特性进行装配建模，逼真地模拟真实装配环境；支持双手的灵活装配和操作；记录虚拟装配过程中产生的扫体积和路径信息并可进行编辑；建立了工具/零件/人相互作用模型，支持装配工具在虚拟装配环境中的运用。
国内管强等[18]将虚拟现实技术与面向装配设计的理论相结合，建立了一个虚拟环境下的面
向装配设计系统（VirDFA）。万华根等[19]建立了一个具有多通道界面的虚拟设计与虚拟装配系统（VDVAS），通过直接三维操作和语音命令方便地对零件进行交互拆装以建立零件的装配顺序和装配路径等装配信息。在面向过程与历史的虚拟设计与装配环境（VIRDAS）中，张树有等[20]通过识别装配关系进行装配运动的导航，实现虚拟拆卸/装配顺序规划、虚拟装配分析。从集成的观点出发，姚珺等[21]提出面向产品设计全过程的虚拟装配体系结构，从方案设计、结构设计和装配工艺设计3个层次上分阶段地对产品可装配性进行分析与评价。田丰等[22]提出一个面向虚拟装配的三维交互平台（VAT），简化了虚拟装配应用系统的构造，便于应用的快速生成。
应用虚拟现实环境开展装配规划，提供了一种新的思路和工具。但是，虚拟环境的构建需要较大资金的软硬件投入，另外，虚拟现实技术本身（如图形的高速刷新）及其相关硬件技术（如力触觉设备）的不成熟使得虚拟装配的研究仍处于探索阶段。
3装配规划软计算方法
1994年，Zadeh教授将模糊逻辑与智能技术结合起来，提出了软计算方法（softcomputing）[23]。软计算以模糊逻辑、神经网络和概率推理为基础，不追求问题的精确解，以近似性和不确定性为主要特征，所得到的是精确或不精确问题的近似解。为避免组合爆炸同时又能得到较优的装配规划方案，近来，基于建模、表达和寻优一体化的装配规划软计算方法得到广泛关注。
3.1装配规划神经网络方法
神经网络是模拟人类形象思维的一种人工智能方法，它是由大量神经元广泛互连而成的复杂网络系统，写作留学生论文单一神经元可以有许多输入、输出，神经元之间的相互作用通过连接的权值体现，神经元的输出是其输入的函数。若将优化计算问题的目标函数与网络某种状态函数(通常称网络能量函数)对应起来，网络动态向能量函数极小值方向移动的过程就可视作优化问题的求解过程，稳态点则是优化问题的局部或全局最优解。
Hong和Cho[24]用于机器人装配顺序优化的Hopfiled神经网络中，考虑装配约束、子装配体稳定性和装配方向改变等因素建立网络的能量方程，基于优先约束推理和专家系统提供的装配成本驱动网络的进化方程得到优化的序列。但由于神经网络缺乏全局搜索能力，计算结果显示，该方法容易产生不优化的装配顺序，且常常只能得到一个局部最优的装配序列。另外，参数选择和初始条件对网络的灵敏度影响大；神经网络在应用前须进行训练，而训练时要由专家提供较多可行的顺序作为样本。而样本可能是针对某种类型的产品，对其它类型的产品则不一定适用，该方法的应用范围窄。
3.2装配规划模拟退火算法
模拟退火算法源于固体退火思想，将一个优化问题比拟成一个热力学系统，将目标函数比拟为系统的能量，将优化求解过程比拟成系统逐步降温以达到最低能量状态的退火过程，通过模拟固体的退火过程获得优化问题的全局最优解。
Saeid等[25]利用模拟退火算法进行装配序列规划时，根据产品装配模型获得装配优先关系，将装配过程总装配时间和重定向次数运用多属性应用理论组合成单一目标函数，作为装配序列优化的评价函数。Hong和Cho[26]将装配约束和装配过程的成本映射为装配序列能量函数，利用模拟退火算法使装配序列能量函数扰动地逐步减小，经过多次迭代，直到能量函数不再变化为止，最后得到具有最小装配成本的装配序列。作者将该方法应用到一个电子继电器装配体上，并将其性能与利用神经网络[24]的装配规划方法进行了比较，结果显示基于模拟退火的装配序列优化方法可以产生较好的装配序列并且在运算时间上优于人工神经网络方法。
模拟退火算法具有较强的局部搜索能力，并能使搜索过程避免陷入局部最优，但模拟退火算法对整个搜索空间的状况了解不多，不能使搜索过程进入最有希望的搜索区域，从而使得算法的运算效率不高。
3.3装配规划遗传算法
在众多软计算方法中，遗传算法得到了众多研究者的重视。写作工作总结遗传算法是模仿生物自然选择和遗传机制的随机搜索算法，它将问题的可能解组成种群，将每一个可能的解看作种群的个体，从一组随机给定的初始种群开始，持续在整个种群空间内随机搜索，按照一定的评估策略即适应度函数对每一个体进行评价，不断通过复制、交叉、变异等遗传算子的作用，使种群在适应度函数的约束下不断进化，算法终止时得到最优/次最优的问题解。图3为装配规划遗传算法的一般流程。
装配规划遗传算法的研究重点集中于设计装配序列的基因编码方式以包含更多的装配过程信息、设计基因操作的形式和改进遗传算法的局部搜索能力上。Lazzerini等[27]的分段编码遗传算法中，将染色体分为3段编码，第1段表示参与装配的零件编号，第2段表示零件的可行装配方向，第3段表示装配工具，从而使染色体包含了部分工艺信息。为了提高算法的性能，文中将装配体分解为子装配体进行装配，减少了参加装配序列规划的零件数目；Guan等[28]采用基因团编码方式，一个基因团表达一个零件的装配操作，由被装配零件号装配元、装配工具装配元、装配方向装配元和装配类型装配元组成。在扩大采样空间选择下一代种群的基础上，通过交叉和多层次变异实现装配序列并行优化。廖小云和陈湘凤[29]在装配序列规划遗传算法中设计了复制、交叉、变异、剪贴和断连5种遗传算子寻找装配序列优化解。在Smith等[30]的增强型遗传算法中，选择下一代个体并不完全依靠适应度，而是先把一定数量较优的个体复制到下一代，将适应度低但几何可行的序列用于继续产生序列，直到满足下一代种群中序列个数的需求，从而使算法能跳出局部最优点，在全局范围内搜索最优解。
理论上，找到全局最优装配序列要求参加演化计算的种群规模要足够大，迭代次数要无限
多，但在计算资源和时间限制下是达不到要求的。因此，遗传算法求解装配规划问题的效率和结果依赖于初始种群规模及其质量、遗传算子及其操作概率等因素。
4协同装配规划方法
装配体作为实现产品功能的载体，零部件可能由不同的企业设计，零部件和产品可能在不同的装配工厂完成装配过程，因此需要设计团队的协同工作和决策以保证装配质量和降低装配成本。计算机和网络技术的快速发展缩短了异地人员在时间和空间上的距离，为实时的“人－机－人”协同装配工作提供了可能。
Wisconsin-Madison大学[31]提出网络环境下的电子化装配（e-Assembly），探讨在Internet/Intranet上利用3D模型进行协同虚拟装配和拆卸的方法论和工具，拟实现的关键技术包括3D交互可视化、协同装配/拆卸/维护/回收等。目前已开发了Motive3D系统，利用Synthesizer模块可以交互/自动进行产品的装配建模和规划，Visualizer模块为用户在Web平台上提供装配序列规划结果的可视化仿真，但缺少交互修改、调整功能。在ATS项目[32]实施中，为了向异地的开发人员展示装配设计和装配规划结果，尝试利用VRML作为可视化工具，一方面供设计团队浏览零部件设计，另外将装配模型用文本编辑软件进行编辑，生成装配序列的VRML仿真文件，供异地的设计团队实时进行评价和提出修改意见。但手工编辑文件不但花费的时间长达一周，而且每次设计修改后都必须重新编辑；同时，仿真文件仅具有浏览功能，不能进行交互修改。
Web环境下的协同装配规划方法[33]采用协同工作环境下的装配建模、装配规划任务分配和装配序列合成等技术，通过对复杂产品装配规划问题的分解，即降低了单机规划工作模式的复杂度，又便于集中不同地域多专家的装配知识和经验进行装配规划方案的协同决策。面向协同广义装配[34]通过确定装配子任务编码方法、装配人员评价指数和制定协同装配协议，以VRML为产品模型载体实现协同装配系统。在装配知识和规则的支撑下，支持局域网内多用户实施产品预装配、验证零部件可装配性，相关的装配人员能够协同讨论装配方案。Web环境下3D交互装配可视化仿真结构是一个符合开放技术标准的可视化装配系统[35]，它基于VRML-Java实现装配场景的动态生成、装配控制、碰撞检测以及装配过程的动画回放等功能，目前完成了基于“堆叠”思路的装配验证方式。但该系统属于单用户系统，不能支持多用户的实时协同装配工作。
5结论与展望
CAAP的研究在理论上取得了一定的成果，在工业界也得到了一定的应用，但相对而言还很少，这说明该技术距离工业实用还存在较大差距。装配规划是一个经验和知识密集型的工作，同时又与具体行业和产品有紧密的关系。经典装配规划方法的精确推理在保证序列的几何可行性方面具有优势，而软计算技术能够将人的模糊知识融入规划过程中，使得结果具有更好的工艺可行性，两者的适当结合将有利于模仿人类装配专家的实际装配规划过程，从而得到合理的装配方案。
跨地域、跨国家的网络化、协同化产品设计和制造新模式的形成使产品装配成为一个需要协同工作和决策的问题。随着虚拟现实技术和网络技术的进一步发展，建立基于网络的协同装配决策平台和虚拟环境，支持异地多人员协同装配方案决策将是新形势下装配规划研究的新趋势。
参考文献
[1]苏强,林志航.计算机辅助装配顺序规划研究综述[J].机械科学与技术,1999,18(6):1006~1012.
[2]石淼,唐朔飞,李明树.装配序列规划研究综述[J].计算机研究与发展,1994,31(6):30~34.
[3]牛新文,丁汉,熊有伦.计算机辅助装配顺序规划研究综述[J].中国机械工程,2001,12(12):1440~1443.
购物车(0)