虚拟装配中的装配约束实现技术研究

结合虚拟装配中对装配约束实现的需求,以实际装配过程中常用的面与面之间的装配约束为例,阐述了虚拟装配中的装配约束实现流程,给出了虚拟环境下装配约束的定位求解过程,即通过姿态求解和位置求解确定零部件的空间目标位姿。同时给出了装配约束归约准则表以及归约结果的准确表达形式,并提出了在约束空间下对零部件的空间位姿调整算法,解决了多约束下自由度的计算问题以及零部件的调整问题,使虚拟装配中的零部件装配过程更加符合实际,操作更加方便。开发了原型系统虚拟装配工艺规划软件VAPP,对提出的算法进行了验证。     

虚拟装配环境下快速碰撞检测方法的研究

碰撞检测算法的效率对提高虚拟装配环境的真实性和沉浸感具有重要的影响。提出了基于分层次剖分的快速碰撞检测方法。该方法通过综合运用空间剖分法和层次包容盒法快速减少需要检测的基本几何元素对数。利用虚拟装配过程的时空连贯性，通过引用模型缓存和冗余面片索引技术减少计算量和内存占用。应用结果表明该方法能够满足大规模虚拟装配环境的要求。     

基于蛇模型的管路三维重建方法

针对航空航天中大量应用的管路高精度快速测量难题,提出了基于蛇模型的管路三维重建方法.该方法充分利用管路灰度图像边缘特征,借助阈值分割和高斯滤波消除图像噪声,先结合蛇模型获取精准的管路图像边缘,贪心算法进行迭代以保证收敛效率,利用极线约束原理得到二维管路中心线点云,然后根据视觉投影原理,重建管路三维模型,最后使用多目视觉系统拍摄的照片进行结果优化以保证重建精度.结果表明:该方法对管路的测量精度为±0.15 mm,简便高效,无需过多的人工操作.同时,实现了管路圆弧段弯曲半径的测量,满足工业应用需求.      

虚拟环境下产品装配精度预分析实现技术研究

针对航天产品精密化、小型化的发展趋势,利用虚拟现实技术的实时性、可视化和人机交互性,提出了面向产品装配过程的虚拟环境下产品装配精度预分析技术的总体框架.在产品装配前,从设计和装配两个阶段,预测产品装配精度,辅助设计人员提出相应的精度优化方案,达到预先控制产品装配质量的目的.在该技术框架上,开发了相应的原型系统.通过实例验证,证明了装配精度预分析实现技术的可行性和实用性.     

产品装配精度优化模型研究

针对目前装配精度优化中存在的准确性和效率问题,提出了一种新的产品装配精度优化模型.该模型针对软硬约束下的组成环公差,采用蒙特卡罗法模拟组成环实测尺寸值计算各组精度设计方案的装配精度及装配成功率,与加工成本一起作为各组精度设计方案的评价指标,并通过模糊综合评价方法确定优化目标.利用遗传模拟退火优化方法,可以在产品设计阶段的装配精度分配和装配精度优化方面,获得接近最优解的装配精度设计结果.应用一个实例验证了该优化模型可以在少量提高加工成本的前提下,大幅度提高产品装配精度.     

基于混沌粒子群算法的柔性线缆装配序列规划技术

针对复杂机电产品中柔性线缆装配序列自动规划难题,提出了一种基于改进粒子群算法的柔性线缆装配序列规划方法.首先确定了线缆装配的约束条件,在此基础上以线缆装配优先等级、线缆长度、直径、弯曲半径、分支数为综合优化目标,建立了线缆装配序列规划的数学模型;然后对标准粒子群算法进行离散化处理,使之适用于装配序列规划问题的求解;在此基础上分别对装配序列的初始化和算法的搜索策略进行改进;最后将所提算法应用到某型号卫星结构板的线缆装配序列规划过程中,验证了其可行性与计算效率.      

基于双目视觉的柔性线缆运动检测方法及误差分析

研究大长径比柔性线缆的运动轨迹测量.根据线缆的几何特征和运动特点,提出了一种基于中心线匹配法的双目视觉运动检测方法,分析了该方法测量流程中的标定、匹配和重构误差之间的关系,建立了测量系统的几何误差模型并推导了误差估算公式,同时设计了一种误差校核方法.对该方法进行了实验验证,结果表明误差估计值0.11mm与实测误差值0.09mm接近,满足工程要求.     

虚拟环境下的线缆装配建模技术研究

虚拟现实技术为解决线缆的优化布局及可靠性装配问题提供了一种可行的技术途径,而如何在计算机内部组织和表达线缆的模型信息、属性信息和工艺信息等相关信息是实现虚拟环境下线缆装配工艺规划要解决的首要问题。在分析虚拟环境下的线缆模型应包含管理属性、电气功能、几何结构和装配过程这四类信息的基础上;着重介绍了基于离散控制点建模思想的线缆几何结构层次化表达方法以及基于布线任务的工艺规划过程描述方法。并在自主开发的虚拟装配工艺规划系统VAPP上对相关方法和技术进行了实例验证。     

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.     

面向虚拟装配的CAD模型转换接口的研究与实现

针对虚拟装配系统中CAD模型数据转换的问题,提出了虚拟产品装配模型的层次化表达结构;开发了基于中性文件的模型转换接口,并对中性文件的结构、内容和形式以及虚拟环境下模型的重构进行了较深入的探讨。