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制造系统的布局设计一直被当作制造工业中最关键和最困难的设计任务之一。不同于一般的几何布局,制造系统布局不仅要考虑空间利用率的问题,更重要的是要考虑系统中的物流问题;它不但要满足单纯的几何约束条件,而且还要满足其它一些定性定量方面的条件。当布局设备多于15台的时候,此类问题就变成了NP完全问题,只能利用启发式算法求出近似的最优解。本文研究的是基于增强现实技术的车间布局问题。
首先,本文阐述了基本的车间布局理论与技术,包括车间布局问题的定义,车间布局的要素、原则与分类,布局方案的评价方法。
其次,详细介绍了增强现实技术。包括其发展历史、特点与应用。以及详细归纳了车间布局仿真模型,包括一维模型,二维模型和三维模型。阐述了将增强现实技术应用在车间布局中的优点。
再次,对车间布局算法进行了系统的研究。本文阐述了如何用位置矩阵表示车间布局的解决方案:包括如何得到位置矩阵和如何切割该矩阵。并提出了自己的编码方法,详细的研究了如何借助此编码方法使用遗传算法优化该解决方案,最后以两个实例论证了该算法的有效性。
最后,本文研究了基于增强现实的车间布局仿真系统的模块定义与三维模型数据的提取方法。并利用VC开发平台,OpenGL技术以及ARToolKit工具包开发了一个基于增强现实的车间布局系统的原型系统。