Automatic analysis of the precedence relationships and disassembly routes for selective disassembly planning in mechanical systems using virtual mock-ups

Abstract

TITULO: AUTOMATIC ANALYSIS OF THE PRECEDENCE RELATIONSHIPS AND DISASSEMBLY ROUTES FOR SELECTIVE DISASSEMBLY PLANNING IN MECHANICAL SYSTEMS USING VIRTUAL MOCK-UPS RESUMEN: La mayoría de productos manufacturados están compuestos por distintas piezas. La fabricación y montaje, mantenimiento y eliminación de estos productos requieren la planificación de actividades de montaje y desmontaje. El análisis de estos problemas requiere en la actualidad del uso de maquetas físicas en las que testar problemas de accesibilidad o diseño. Sin embargo, el rendimiento y disponibilidad de las computadoras modernas hace posible la extensión de uso, no sólo al diseño del producto sino también a su análisis reduciendo la necesidad de maquetas físicas. Esta tesis presenta un método para la generación automática de la secuencia de un desmontaje selectivo, es decir, de la secuencia de extracciones de piezas y conjuntos necesarias para la extracción de una pieza objetivo. La resolución de este problema necesita la determinación de las relaciones de precedencia entre las extracciones de las distintas piezas. Esta tesis presenta un método que determina de forma automática estas relaciones de precedencia a partir de la representación geométrica del modelo, definido como una malla de triángulos. Debido a la naturaleza este tipo de representación el método debe tener en cuenta las inexactitudes en la definición del modelo. Así mismo, la planificación de secuencias de desmontaje exige la identificación de las trayectorias de extracción de los diferentes componentes de un conjunto. No encontrar estas trayectorias de forma correcta puede provocar que el planificador de desmontajes no sea capaz de generar o evaluar correctamente posibles soluciones. Esta tesis analiza el problema de planificación de rutas de desmontaje, su relación con el problema general de planificación de rutas así como las diferencias existentes entre ambos problemas. En este trabajo se proponen varias estrategias de planificación de rutas para resolver este problema y se analiza su comportamiento y rendimiento. Manufactured products are usually composed of several distinct parts. The construction, maintenance and disposal of these products require the planning of assembly and disassembly activities. The analysis of these problems required testing using physical mock-up to detect accessibility and other design problems. However, the availability and performance of computers make possible to extend their use not only for product design but also for product analysis, reducing the necessity of physical mock-ups. This thesis presents a method for the automatic generation of selective disassembly sequences, the sequence of part and subassembly removals required to extract a single target part. This problem requires finding the precedence relationships among the removals of the different parts. This thesis presents a method to obtain automatically these precedence relationships from the geometric definition of the model defined as triangle meshes. Due to the nature of this type of input the method needs to deal with a non-exact geometric definition of the model. The planning of disassembly sequences also requires the identification of the extraction trajectories of the different parts or assemblies. The failure to find these trajectories can make a planner fail to generate correct sequences or not evaluate potential solutions. This thesis analyses the disassembly path planning problem, its relation with the general path planning problem and the main differences between both of them. We propose several strategies of path planning to solve this problem and we analyse its behaviour and performance.