可视化虚拟装配系统及关键技术研究

虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一 ,可在产品设计阶段进行预装配 ,验证装配工艺的正确性 .基于SolidEdge的可视化虚拟装配系统 ,通过其二次开发 ,应具备装配路径设置、装配零部件位置和姿态调整及消隐、装配视角调整和视图放缩、虚拟仿真设置等功能 .系统的总体结构包括装配建模初始化、装配工艺文件获取、装配过程动画和仿真等模块 .其关键技术有 :解除CAD装配体约束 ,并提取虚拟装配零部件 6元组位置和姿态信息 ;以 6元组信息为基础的虚拟装配体重绘 ,及其装配过程仿真 ;包括虚拟装配零部件、装配体、装配路径和优先级、角度姿态、装配关键点坐标及绕坐标轴角度等信息的数据库组织 .     

可视化虚拟装配系统及关键技术研究

虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一，可在产品设计阶段进行预装配，验证装配工艺的正确性，基于Solid Edge的可视化虚拟装配系统，通过其二次开发，应具备装配路径设置，装配零部件姿态调整及消隐，装配视角调整和视图放缩，虚拟仿真设置等功能，系统的总体包括装置建模初始化，装配工艺文件获取，装配过程动画和仿真等模块。其关键技术有：解除CAD装配体约束，并提取虚拟装配部件6元组位置和姿态信息；以6元组信息为基础的虚拟装配体重绘，及其装配过程仿真；包括虚拟装配零部件，装配件，装配路径和优先级，角度姿态，装配关键点坐标及绕坐标轴角度等信息的数据库组织。     

面向虚拟装配公差建模方法的研究

阐述了虚拟装配系统中公差建模的基本方法,建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型,利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息,利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。     

面向虚拟装配的计算机辅助装配工艺规划系统体系结构研究

为了解决虚拟装配工艺规划系统实际应用中的问题,提出了面向虚拟装配的计算机辅助装配工艺规划系统(CAAPPSFVA)体系结构,通过功能模型和信息流模型分析了该体系结构.该系统为虚拟装配系统提供了辅助功能,但与虚拟装配系统之间存在着松散耦合关系,可以独立使用并可与PDM系统实现集成.提出了使用工艺设计树对当前产品结构及其相关工艺文件进行管理的方法.原型系统的实现表明,该体系结构具有开放性、实用性,能够满足虚拟装配系统的需求.     

基于物理的虚拟装配产品信息模型研究

分析了基于特征的虚拟装配产品信息模型,指出基于物理的虚拟装配产品信息模型的特征.在对STEP标准类库中的材料库进行扩展的基础之上,提出了以特征层次信息、信息类库信息和装配结构来描述基于物理的三层虚拟装配产品模型,建立了基于物理的虚拟装配产品信息模型.     

装配过程稳定性分析

建立了面向装配过程稳定性分析的装配模型。从装配操作的稳定性和子装配体稳定位姿两方面分析装配过程的稳定性．基于支撑矩阵和增强邻接矩阵构建拆卸操作稳定判别算法来反推装配操作的稳定性．基于软联接图，通过计算子装配体内部自由度的方法来求解子装配体稳定的装配位姿．该方法被用于虚拟装配／拆卸过程中，开发了虚拟环境下的装配／拆卸原型系统，以支持拟实的装配／拆卸规划．     

桌面式虚拟装配训练评价系统设计与实现

针对当前面向人员操作的虚拟装配训练缺乏评价方法的现状,提出了基于装配体零部件约束解除的零件分层方法,根据装配体组成零件的特征属性对零件进行特征编码,结合桌面式虚拟现实技术,采用基于时间步长和事件步长相结合的方式对受训人员的操作进行识别、记录。构建了基于专家知识并与虚拟装配过程相关的序列性、工艺性和时效性评判规则库,应用分层模糊评价方法,实现了对操作人员装配操作过程的评价。将该方法应用于某型装备保障虚拟训练系统,验证了方法的有效性。     

定制家具产品的虚拟装配关键技术及应用

在面向装配的设计基础上对虚拟装配技术进行系统的研究,通过应用Visual LISP关联Excel数据库等二次开发方法,开发了基于AutoCAD环境的定制家具虚拟装配系统(VASCF)并给出了程序示例。初步实现了面向装配特征的定制家具产品零部件三维建模、基于产品零部件层次关系的定制家具产品装配分解图自动生成、定制家具装配过程仿真,以及定制家具虚拟装配过程干涉检验等定制家具虚拟装配关键技术的一体化流程。     

虚拟装配技术在兆瓦级风机研究开发中的应用

针对当前虚拟装配技术中存在的问题,提出了面向产品装配过程的虚拟装配建模理论与方法,在理论研究的基础上,运用CATIA系统建立了兆瓦级风机机组整机的数字样机,并将样机模型提取到虚拟环境中对其进行装配干涉检查、装配路径规划和优化,确保了产品装配的一次成功,加快了风机机组的研发速度。     

面向并行工程的产品装配模型

针对并行工程的需求,提出广义键概念,广义键ＧＬ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｌｉｎｋ）是描述两个装配零件之间的所有装配关系的信息集,基于广义键建立了面向并行工程的产品装配模型,并给出了产品装配模型的数据结构,提出采用多重装配连接图表示零件之间的多重装配关系,基于广义键建立的产品装配模型可表示两个零件之间复杂的多重装配关系,为产品可装配性评价和装配工艺过程设计提供了丰富的产品装配信息,为实现ＣＡＤ／ＤＦＡ的信息集成打下良好的基础,该装配模型可支持并行工程。     

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.     

增强现实技术在装配检修中的应用研究

对于新进员工而言,快速熟悉装配检修工艺是入职培训的必备项,为了解决新进员工装配检修效率低和出错率高的问题,提出基于增强现实技术的装配检修系统;首先使用三维建模平台建立虚拟三维模型,其次使用增强现实技术将虚拟对象叠加到现实场景中,再次将装配检修相关指导信息融入到装配检修系统,最后将装配检修系统移植到移动终端智能眼镜中;通过新进员工现场实际操作可知,装配检修系统为新进员工提供了全面、准确、实时的装配检修信息,并提高了装配检修效率,减少了装配检修出错率,大大缩短了装配检修时间,具有一定的实用性和推广价值。     

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。     

面向产品概念设计的虚拟三维装配建模及其仿真技术

探讨了面向概念设计的产品虚拟三维装配建模过程和三维建模方法,提出了面向概念设计阀门装配CAD设计与仿真的思想和方法。     

三维几何约束的序列二次规划求解

在利用特征造型系统建立产品等级装配模型的基础上，给出了装配工艺自动规划的算法．讨论了面向装配设计的两类方法，即基于零件装配特征和装配序列分析的评价方法．     

虚拟装配系统中模型数据转换的研究

针对虚拟装配系统中模型数据转换的问题,为了实现产品模型从CAD系统到集成虚拟装配系统的模型转化,提出了将虚拟环境下的零件信息进行分类转换的方法。该模型由装配对象信息、对象层次信息、装配对象的关系信息和面片信息所组成。通过对CAD系统的二次开发和CAD系统本身自带的模型转换接口,得到虚拟装配系统所需的零件模型数据。     

装配序列规划及其DFA研究

在利用特征造型系统建立产品等级装配模型的基础上，给出了装配工艺自动规划的算法，讨论了面向装配设计的两类方法，即基于零件装配特征和装配序列分析的评价方法。     

机构运动方案仿真实验平台研究

运用Solidworks三维建模技术构建了机构运动方案创新设计仿真实验平台,采用将虚拟实验、仿真分析和实际操作相结合的方法,开设了机构运动方案创新设计实验。建立了常用典型机构的三维装配体模型库,并将常用典型机构的三维装配体模型导入到虚拟样机仿真软件ADAMS中,生成常用机构的虚拟样机模型库,学生对机构仿真模型进行运动仿真模拟可以方便地得到各常用机构的运动参数。     

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.      

虚拟装配技术在飞机发动机装配中的应用

飞机发动机的可靠性、稳定性以及主要性能参数在很大程度上是取决于装配工艺水平和装配质量的。在计算机里建立零件三维模型,运用虚拟装配技术模拟装配过程,对可装配性、装配精度进行分析,同时验证装配工具工装的有效性、进一步优化装配工艺,对缩短飞机发动机装配周期、提高装配质量稳定性和一次装配成功率有着实际应用意义。