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基于超启发式算法的可重构装配车间调度

计算机集成制造系统 2024年

作者：张佳朋庄存波刘检华赵乐乐李琳裴凤雀郭昊鑫北京卫星制造厂有限公司上海卫星装备研究所北京理工大学机械与车辆学院

在卫星、导弹等航天复杂产品装配车间，装配工位具有可重构特性，装配工人具有多种技能，装配作业可分为常规工艺和关键工艺，三者相互依赖与制约，给车间调度造成了巨大障碍。针对此类问题，本文提出了一种超启发式算法，创新地使用了... 详细信息

在卫星、导弹等航天复杂产品装配车间，装配工位具有可重构特性，装配工人具有多种技能，装配作业可分为常规工艺和关键工艺，三者相互依赖与制约，给车间调度造成了巨大障碍。针对此类问题，本文提出了一种超启发式算法，创新地使用了启发式拟合规则，迭代最优规则，实现可重构装配车间调度研究。首先，构建了考虑关键能力制约的可重构装配车间模型，以及重构切换时间、常规/关键工艺需求、人员/工站修正系数等相关的关联模型。其次，在实现最佳装配工人技能、数量及其比例确定的基础上，利用超启发式算法，通过进化算子迭代寻优启发规则，实现一种考虑工位可重构、工人多技能、常规作业/键性作业等多层次的装配车间最佳调度方案。最后，采用小规模和大规模用例进行了仿真验证，并在某航天企业的卫星装配车间进行了实例应用验证。结果表明，无论仿真验证还是实证研究，与传统启发式算法对比，在可重构装配车间模型上，基于超启发式的调度算法在最大完工时间、拖期、装配时间、重构换线时间的均值/最值均有不同程度降低，验证了算法的有效性和高效性。

关键词：可重构装配车间超启发式算法多技能关键工艺

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航天器典型产品性能试验数据标准化管理体系

航天器环境工程 2024年第2期41卷 244-250页

作者：刘佳琳唐小军穆城严振刚田欣回天力北京卫星制造厂有限公司北京100086

文章基于航天器产品高可靠性要求和小子样的特点,依照产品顶层研制测试需求为主题模板,提出了一套全新的试验数据标准化管理模型,具体可细分为数据置信度管理模型、小子样产品数据筛选模型和性能数据管理模型;并以航天器供配电二次电源... 详细信息

文章基于航天器产品高可靠性要求和小子样的特点,依照产品顶层研制测试需求为主题模板,提出了一套全新的试验数据标准化管理模型,具体可细分为数据置信度管理模型、小子样产品数据筛选模型和性能数据管理模型;并以航天器供配电二次电源产品为应用对象,实现了二次电源产品的性能试验数据标准模型的建立,将现有非结构化测试数据进行了汇总,统一了量纲,可为产品的批产化横向对比和代系发展纵向对比,以及数据的后续利用提供高效可靠的试验数据信息。

关键词：产品性能试验标准化数据存储数据管理模型数据筛选数据置信度评估

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空间机械臂在轨运动可靠性预测与评估

航天器环境工程 2024年第4期41卷 503-508页

作者：郭晓燕孙启臣李云王凯李德勇张子岚高鹏北京卫星制造厂有限公司北京100094

针对空间机械臂在空间高低温环境影响下的末端运动精度可靠性问题,分析了空间机械臂运动可靠性的影响因素;并以机械臂末端位置精度作为评价指标,通过建立考虑臂杆变形误差、关节制造误差及机械臂装配误差等不确定性因素的多变耦合公差... 详细信息

针对空间机械臂在空间高低温环境影响下的末端运动精度可靠性问题,分析了空间机械臂运动可靠性的影响因素;并以机械臂末端位置精度作为评价指标,通过建立考虑臂杆变形误差、关节制造误差及机械臂装配误差等不确定性因素的多变耦合公差的运动学模型,分析机械臂末端轨迹点以及连续轨迹的可靠性,最终得到基于空间温度变化的机械臂末端姿态可靠性模型。应用该模型研究了典型工况下空间机械臂运动轨迹4个末端点的位置精度和姿态精度可靠性,得出其位姿失效概率。该研究可为空间机械臂在轨可靠运行提供理论支持。

关键词：空间机械臂可靠性评估运动精度运动学模型

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一体化舱体狭小空间孔的数控加工

机床与液压 2024年第10期52卷 78-82页

作者：胡兴平杨凯冯常喜吴飞欧志奎张霞北京卫星制造厂有限公司北京100094

某型号一体化加工航天器产品安装孔位于舱体内部,且上部存在特征干涉,常规加工方式无法实现该部位的加工。针对此问题,通过分析直角铣头的结构特点,研究华中数控系统刀尖点补偿算法,实现机床控制器与直角铣头刀尖点的双向补偿;结合龙门... 详细信息

某型号一体化加工航天器产品安装孔位于舱体内部,且上部存在特征干涉,常规加工方式无法实现该部位的加工。针对此问题,通过分析直角铣头的结构特点,研究华中数控系统刀尖点补偿算法,实现机床控制器与直角铣头刀尖点的双向补偿;结合龙门五轴机床结构及坐标系变换特点,开展基于NX的后处理开发,完成基于直角铣头坐标系补偿的后处理文件开发,在原后处理不改变的情况下,以事件形式实现直角铣头补偿程序的自动输出,成功解决了超薄舱体内部狭小部位安装孔加工,提高了华中数控系统龙门五轴机床的适用性。

关键词：直角铣头狭小空间孔数控加工坐标系补偿后处理

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空间电源低气压放电的相关问题研究

电源技术 2024年第3期48卷 464-470页

作者：裴行政许志尧宋伟张明任亮高逸飞万成安北京卫星制造厂有限公司北京100094 北京市空间电源变换与控制工程技术研究中心北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

随着航天技术的快速发展,空间电推进、空间电子束焊接、空间通信、深空探测等空间任务对空间电源的电压等级和功率等级要求逐渐提高。由于空间电源输出电压等级的提高,电子产品在空间环境中的低气压放电问题逐渐显现。根据气体电介质的... 详细信息

随着航天技术的快速发展,空间电推进、空间电子束焊接、空间通信、深空探测等空间任务对空间电源的电压等级和功率等级要求逐渐提高。由于空间电源输出电压等级的提高,电子产品在空间环境中的低气压放电问题逐渐显现。根据气体电介质的击穿理论,空间中低于大气压的环境意味着气体击穿电压水平比在大气环境中低得多,当达到一定的阈值电场强度时,电场将加快电荷载流子的运动,并最终发生击穿或闪络。针对空间低气压放电问题进行了调研、理论分析和静电场仿真,总结出现阶段适合空间电源应用的低气压放电理论,为空间高压电源及空间电源系统的发展打下基础。

关键词：高压电源系统空间失效分析静电场仿真环境适应性

2A14铝合金构件淬火过程的数值模拟及试验验证

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金属热处理 2024年第4期49卷 223-228页

作者：邓肖峰杨宇辰石伟北京卫星制造厂有限公司北京100080 清华大学机械工程系北京100084

为了预测2A14铝合金大型构件淬火后的残余应力与变形,采用热膨胀试验、高温拉伸试验和材料计算方法,建立了2A14铝合金淬火过程材料模型。基于在线测量2A14铝合金淬火过程的温度变化数据和XRD测量淬火后的残余应力数值,通过反传热法计算... 详细信息

为了预测2A14铝合金大型构件淬火后的残余应力与变形,采用热膨胀试验、高温拉伸试验和材料计算方法,建立了2A14铝合金淬火过程材料模型。基于在线测量2A14铝合金淬火过程的温度变化数据和XRD测量淬火后的残余应力数值,通过反传热法计算了C形环试样淬火过程的表面换热系数,并通过模拟计算了C形环试样淬火过程的温度、应力和开口距离变化。结果表明,淬火后C形环开口距离增加量的仿真计算结果为0.1158 mm,实际测量结果为0.1657 mm。仿真计算结果与实测结果吻合。

关键词：淬火反传热计算残余应力 2A14铝合金

激光加工碳纤维增强复合材料及其在航空航天领域应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 1-22页

作者：李欣宋绮梦张学强王少乾张开虎北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室北京100081 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分层、毛刺、热影响区较大等缺陷。概述了CFRP各种加工方法的研究进展,对比分析了CFRP不同加工方法的优缺点,从方法、工艺及机理层面介绍了激光加工CFRP的研究现状,总结了CFRP在航空航天领域中的应用,分析讨论了CFRP激光加工当前面临的挑战和今后的研究重点。

关键词：激光技术碳纤维增强复合材料加工工艺超快激光航空航天

铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能

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焊接学报 2024年第3期45卷 1-6,I0003页

作者：王小伟张斌曾如川闫朝阳陈树君北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124 北京卫星制造厂有限公司北京100124

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时... 详细信息

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2.

关键词：铝合金变极性等离子弧穿孔焊接微观组织力学性能

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双目面结构光三重扫描测量系统温漂补偿方法

红外与激光工程 2024年第1期53卷 213-224页

作者：杨濠铭孙子杰孙岩标邾继贵天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 北京卫星制造厂有限公司北京100094

双目面结构光三重扫描是在条纹投影双目视觉重建的基础上,追加左、右相机与投影仪构成的单目视觉系统重建点云,在反光和凹凸起伏等表面测量应用上具有更好的点云完整性优势。但由于环境温度变化影响,投影仪产生较大温度漂移,导致双目重... 详细信息

双目面结构光三重扫描是在条纹投影双目视觉重建的基础上,追加左、右相机与投影仪构成的单目视觉系统重建点云,在反光和凹凸起伏等表面测量应用上具有更好的点云完整性优势。但由于环境温度变化影响,投影仪产生较大温度漂移,导致双目重建点云与单目重建点云发生“分层”现象。为此,文中提出了一种基于正交条纹投影的三重扫描系统温漂在线补偿方法,通过投影仪投射正交条纹来构建双目重建点在投影仪图像中准确的映射关系,并基于双目重建点在投影仪图像中的重投影误差最小化目标函数来求解温漂补偿后的投影仪最优外参数。最后,以金属球和汽车零件作为被测对象进行实验验证,在不依靠标定板等先验信息及繁琐标定流程基础上,所提在线快速补偿方法可以使得双目点云与单目点云温漂量分别减小78.2%和94.3%,极大减轻了温度变化对于三重扫描点云数据拼接影响。

关键词：三重扫描投影仪正交条纹温漂补偿