大型壳体类零件虚拟装配系统的开发

分析了航空航天领域大型壳体类零件的结构特点和装配要求,提出将零件看作自由曲面、通过虚拟装配仿真指导实际装配的方法,并进行了虚拟装配中的模型重构和装配仿真等.开发了基于CATIA软件的大型壳体类零件虚拟装配系统,并通过工程实例对系统的可行性进行了验证.结果表明:该系统能够根据零件检测数据重构零件模型,对零件重构模型进行装配过程仿真,并对装配体进行间隙分析,将分析结果以色图的形式进行显示及以数字的形式进行输出,为实际装配提供数据指导.     

基于特征的零件可制造性评价方法

研究基于特征的零件可制造性评价方法;基于特征对零件设计与工艺设计的并行过程进行分解与重组,基于特征进行零件设计、工艺设计和可制造性评价。建立了特征可制造性评价体系,采用分层递阶的评价策略,基于制造知识,对零件的可制造性进行评价与反馈,从而指导产品设计,为实现ＣＡＤ／ＣＡＰＰ的实时并行打下良好的基础。     

智能装配工艺规划中的层次化装配语义模型

通过对传统CAD系统装配设计方法进行系统分析,提出一种基于虚拟装配的多层次装配语义模型,并在此基础上重点分析了装配语义信息的分析提取过程,其中包括空间位置关系、配合特征、装配特征、装配工程关系的提取.并根据此模型基于Prot g本体工具进行建模,导入三维虚拟装配工艺规划(3D Virtual Assembly Process Planning,3DVAPP)系统中进行验证,实现了装配工艺规划中的智能零件识别等应用,为智能虚拟装配提供了理论与实践基础.     

虚拟现实技术在实训教学过程中的应用

科学技术的发展影响着武器装备维修的发展,通过虚拟装备操作和维修训练系统可提高装备操作人员和维修人员的技术水平,从而提高装备的使用和维修保障能力。文章分析了当前虚拟现实技术在军事教学上具体应用的必要性,从具体的装配维修过程说明学习人员利用虚拟现实技术装配引擎和视角切换,可在不对原有装备进行实际操作之前进行虚拟操作,从而提高实训教学水平。     

面向虚拟装配操作的交与辅助技术

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,本文提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行三种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导。最后通过一个典型装配结构的实例给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性。该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中。     

面向虚拟装配操作的交互辅助技术研究

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,本文提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行三种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导。最后通过一个典型装配结构的实例给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性。该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中。     

支持异地协同设计的异构CAD虚拟装配系统

针对跨区域企业协同设计需求和现有基于CAD系统的虚拟装配只能单机操作的矛盾,基于虚拟现实建模语言(VRML)通用格式设计了支持异地协同设计的异构CAD模型虚拟装配系统。提出一种VRM L零件装配特征参数提取方法,在此基础上实现了零件装配约束;针对当前互联网环境低传输速率特点,使用基于参数-命令的操作命令传输机制,并运用操作令牌思想解决了协同过程中产生操作冲突的问题;在V-collide函数库的基础上实现了零件动态碰撞检测。通过与产品数据管理系统集成,应用到了产品设计、展示、售后维修整个生命周期过程,提高了设计沟通效率。     

支持异地协同设计的异构CAD虚拟装配系统

针对跨区域企业协同设计需求和现有基于CAD系统的虚拟装配只能单机操作的矛盾,基于虚拟现实建模语言(VRML)通用格式设计了支持异地协同设计的异构CAD模型虚拟装配系统。提出一种VRML零件装配特征参数提取方法,在此基础上实现了零件装配约束;针对当前互联网环境低传输速率特点,使用基于参数-命令的操作命令传输机制,并运用操作令牌思想解决了协同过程中产生操作冲突的问题;在V-collide函数库的基础上实现了零件动态碰撞检测。通过与产品数据管理系统集成,应用到了产品设计、展示、售后维修整个生命周期过程,提高了设计沟通效率。     

面向虚拟装配操作的交互辅助技术

针对虚拟装配系统中装配操作精度和效率低的问题,文中提出了基于约束元素包围盒的装配意图捕捉方法,根据约束元素的特征参数和配合类型,将位姿变换分解为点到线上、点到面上和直线平行3种位姿变换情况,提出基于位姿变换元素分解的约束精确定位求解算法,并通过对零件自由度的求解和目标约束方向上的运动分量映射,实现了零件的装配运动引导.最后通过一个典型装配结构的实例,给出了装配操作的交互辅助流程,验证了算法的有效性.该算法已应用到面向航天产品的桌面虚拟装配系统中.     

基于装配语义的航天产品虚拟装配过程仿真方法

针对虚拟装配仿真过程中大量人机交互操作带来的效率低的问题,提出一种基于装配语义的虚拟装配过程仿真方法.通过分析航天复杂产品装配工艺,提取出4类典型装配操作并进行装配特征的参数化表达;通过匹配装配语义的装配特征基本信息和几何图元信息,实现了从语义层到特征层、几何层的装配语义层次化解析;从装配特征中解算出装配对象间的约束关系后,根据装配约束关系给定的运动方向和顺序,生成相应的位姿变化矩阵,驱动执行对象完成装配过程仿真.基于Delmia设计并开发了原型系统,以某卫星导航仪的装配过程仿真为例,对上述方法进行了验证.      

基于知识的集成化机械零件DFM方法研究

研究基于知识的集成化零件ＤＦＭ方法。基于面向对象技术,采用框架和规则混合方式,表达可制造性评价知识,建立了零件可制造性评价体系和评价知识库。采用分层递阶的零件可制造性评价策略,在零件设计过程中,基于制造知识,对零件可制造性分阶段地进行评价与反馈,提供零件设计修改的反馈信息,从而指导产品设计。基于集成产品模型,通过ＳＴＥＰ文件,ＤＲＭ系统直接获取ＣＡＤ中的零件设计信息,自动进行评价与反馈,实现了ＣＡＤ／ＤＦＭ的信息共享和信息集成。     

虚拟环境中面向操作工艺规划的装配建模

交互虚拟装配技术已经广泛应用于产品设计和制造过程,然而由于虚拟装配操作和实际操作在时间和空间上不一致,目前的交互虚拟装配技术仍然难以直接支持装配工位上的操作工艺规划。为此提出了一种基于交互装配操作仿真的操作工艺规划方案,该方案建立包含全部装配要素的装配操作模型,基于该模型,通过交互装配操作仿真获取初始操作序列,再基于标准操作动作要素数据库将该操作序列变换成真实操作动作序列。重点研究支持操作动作序列获取的装配活动模型,以及操作仿真过程的模型求解问题。最后以一个发动机装配实例验证了上述方案和装配操作模型。     

虚拟装配系统开发中参数化模型表达与交互意图识别研究

面向教育培训的虚拟装配系统开发经常涉及多同类型任务、多培训模式、多显示终端的任务需求,传统开发方式往往是逐个定制开发. 为了提高重复性开发工作的效率和解决通用性问题,文章凝练了虚拟拆装操作的共性要素,提出了由任务要素、静态要素和动作要素构建的装配序列参数化表达模型,并设计了基于XML数据格式的参数化表达方法;基于此表达方法,研究了装配操作-交互意图的识别机理,实现了演示、练习和考核3种培训模式的人机交互操作的逻辑解析. 减速器虚拟装配案例表明了基于XML数据格式的参数化表达方法可以提高虚拟装配系统开发的效率.     

Combined method for parallel manipulator configuration design

Configuration design is an essential, creative and decision-making step m parallel manipulator design process, in which modeling and assembly are iterative and trivial. Combined approach with automatic parametric modeling and automatic assembly is proposed for parallel manipulator configuration design. The design process and key techniques, such as configuration design, configuration verification, poses calculation of all parts in parallel manipulator, virtual assembly and etc., are discussed and demonstrated by an example. A software package is developed for parallel manipulator configuration design based on the proposed method with Visual C＋＋ and UG/OPEN on Unigraphics.     

虚拟装配工艺规划及示教系统的研究

描述了基于虚拟现实的装配工艺规划及示教系统的体系结构.采用信息分解法实现了CAD系统与虚拟现实系统之间的数据转换;研究了虚拟环境下装配约束的动态识别与管理问题,实现了基于约束的装配仿真;建立了装配操作任务模型,为交互式工艺规划与评价奠定基础.实际应用证明,该系统一方面可用来评价和优化装配工艺方案,另一方面可指导装配工人培训和示教.     

面向精密装配的零件形状误差评价参数确定方法

针对传统的以最小包容原则为基础的形状误差评价方法不足以定量描述形状误差分布和装配精度关系的现状,提出了面向装配精度的零件表面形状误差评价参数的确定方法.首先通过分析实际加工表面的检测参数确定非高斯模拟的输入参数,以非高斯平面模拟方法生成切削加工表面,以小波滤波获得表面形状误差,建立并提取能够表征表面形状误差分布的表征参数;将滤波后的表面通过接触点搜索的方法来模拟装配,计算装配后的第二个零件的空间方位变化的分布参数;通过相关分析确定零件形状误差表征参数和装配后零件空间方位分布参数的关系,确定形状误差评价参数,实现表面几何分布表征参数与装配精度关系的定量描述,为优化装配工艺从而提高装配精度提供科学依据.      

机械联接单元自适应造型技术的研究

该文将面向零件的特征造型向零件间的特征造型延伸，提出了基于虚零件的机械联接单元自适应造型方法，建立了数学模型。借助事物特性表技术，建立联接零件与虚零件，通过虚零件对被联接零件的实体模型作局部修改，将形状的特征造型、零件造型与联接单元的装配造型融于一体，在UG上实现了交互式联接单元的快速建模。     

基于分级规划的加工方法排序规则研究

结合工艺决策的分级规划策略,构造了一种新的实用化的加工方法排序规则,该排序规则将传统排序规则分解成两个相关的部分：工序排序规则与工步排序规则．工序排序规则代表了排序规则的普遍性,描述了一类零件的总体加工过程,只与加工方法有关,与组成零件的形状特征等其他因素无关;工步排序规则代表了排序规则的特殊性,描述了工序中各特征的加工顺序,与特征有关而与加工方法无关．