基于Jack的虚拟维修样机交互行为建模方法研究

虚拟维修仿真是近年来出现的一种新的采用计算机动画、虚拟现实等技术,进行维修设计和维修训练等的方法,其基本思路是建立设备的虚拟样机,在虚拟环境中模拟特定的维修活动,如产品或部件的拆卸分解、更换、装配等;从运动行为建模、约束关系建模与拆装顺序描述3个方面详细讨论了虚拟样机交互行为建模的方法与过程,最后在Jack环境下设计了交互特征建模软件模块,利用数据库管理样机的交互特征;基于特征的交互行为模型能够满足虚拟维修仿真的需要,设计的软件模块能够较好地与仿真系统集成,对虚拟维修仿真实现具有重要意义.     

基于装配约束动态管理的虚拟拆卸

装配约束是虚拟拆卸环境下必须考虑的装配体的重要信息，提出虚拟拆卸过程中装配约束的动态管理机制，并实现了基于装配约束导航的虚拟拆卸。装配约束的动态管理包括虚拟环境下装配约束的获取、表达以及拆卸过程中装配约束的动态维护，即装配约束的动态解除和产生，文中用装配约束图表达零件间的装配约束，提出装配约束的间接解除方法，并实现了基于装配约束推理的零件可拆卸方向的推导。最后，通过一个简单装配体的拆卸实例，对文中方法进行了验证。     

面向拆装训练的输油泵机组虚拟维修系统设计

针对输油泵机组实装维修训练存在的不足,设计了面向拆卸与装配训练的输油泵机组虚拟维修系统。通过现有主流虚拟现实仿真平台的对比,选择以Unity3D作为开发平台。分析了系统功能、性能需求,设计了系统多层次模块化训练体系结构。针对系统交互式拆装的核心功能需求,提出一种高效的鼠标拖拽时零部件位置更新算法;为在虚拟训练过程中正确模拟机械零部件拆装的顺序关系,研究了基于事件驱动编程的设计方法。对系统实际运行参数进行测试,满足各项功能、性能需求。系统不仅满足输油泵机组维修训练的需求,还可为其它产品的维修拆装训练系统设计提供参考。     

基于虚拟现实的煤矿设备装配仿真系统研究

针对煤矿大型设备装配存在拆装繁琐和成本高的问题,以采煤机、液压支架、掘进机和提升机为研究对象,采用虚拟现实技术设计并实现了一套由虚拟装配子系统、场景仿真与漫游子系统组成的虚拟装配与仿真系统.利用Maya对大型设备建模,通过VS程序设计,在Unity中进行交互控制,实现了设备的虚拟装配与拆卸、采煤工作面的虚拟仿真漫游功能.系统有效地提高了训练效果,形象逼真地再现了煤矿井下生产过程,具有良好的沉浸性和交互性.测试表明:经该仿真系统训练与使用,有效提高了设备实际装配与拆卸能力,同时降低了成本,具有显著的实际应用效果.     

面向虚拟装配的装配建模及其重构

装配建模是进行虚拟装配的前提和基础,决定着虚拟装配实施的质量和效率。针对虚拟装配中装配建模问题,介绍一种多视图层次化的装配模型,给出了模型的信息组成和信息来源,并很好地解决了在此模型基础上的重构问题。     

虚拟环境下面向装配的设计系统的研究

虚拟环境下面向装配的设计,是一种集成虚拟现实技术和装配性评价的交叉学科研究,文中提出了一个虚拟环境下面 向装配的设计系统VirDFA(Virtual Design For Assembly)的体系结构,首先描述了虚拟人工实时拆卸的过程,着重研究在实现虚拟人工拆卸过程中,需要解决的装配体物性建模、虚拟环境下装配约束的动态管理及装配序列/路径的自动记录等关键技术,其次,从面向产品结构和装配工艺过程两方面的再设计角度,构建了装配性评价体系,提出了定量的装配效率模型和装配复杂度指标模型。并从装配成本的角度来评价产品的装配性优劣,为产品和装配工艺规划的再设计提供了依据。     

某型导弹的虚拟维修系统中信息模型的实现

本文从虚拟维修中装配拆卸模型的基本特点入手,给出了在进行虚拟维修中所需要的模型的层次化组织结构。结合层次结构的特点和所需要的信息给出了建立层次信息模型的方法。并应用于某型导弹的战斗部的模型建立。     

虚拟装配仿真系统相关技术的研究

研究了一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备虚拟装配仿真系统,介绍了系统的装配模型以及装配顺序和路径的规划.建立了虚拟装配仿真场景结构图,并采用细节层次技术对仿真场景进行优化.为了能够实时、方便地修改装配序列和装配路径,准确地描述零部件在装配或拆卸过程中的位置姿态信息,提出了一种虚拟装配的描述语言代码(V代码)和虚拟装配函数(V函数).最后采用基于包围盒逐层分解的干涉检验方法,实现装配过程的干涉检验.该仿真系统有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本.     

面向虚拟环境的装配体模型研究

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈，能反映交互过程的装配体模型构造，是虚拟装配领域的一个关键问题，给出一种时序的装配体模型，对时序的聚合关系、时序的约束关系以及时序的行为结构给出定义和分析，为实现该模型，还给出了零件的中间模型和对象复杂行为构造，同时对虚拟装配直接操作的交互过程、交互模式及装配工艺知识给出了时序的形式描述，这是连接人机交互与装配体模型以及模型与工艺生成的桥梁．一致的表示模型减少了交互装配信息的冗余性，有利于提高交互信息的复用，为交互生成工艺提出了新方法。     

面向虚拟装配的混杂系统建模和控制器设计

针对装配的动态过程显著地表现出连续与离散共存的混杂特性，研究了面向虚拟装配的混杂系统建模以及控制器设计方法．提出了混杂基本结构对应于单个装配对象的建模方法，有效地避免了由于装配零部件过多给模型造成的复杂性,并在此基础上,运用最小干预安全控制器对装配过程中的不合法结构实施控制,最后以某汽车底盘总装中两个装配对象为例，给出了具体的动态描述及其建模和控制器设计。证明了该方法的可行性和有效性.     

基于循环迭代的飞机虚拟拆装过程建模方法

将循环迭代法应用于飞机虚拟拆装,研究飞机的拆装过程,提出一种基于循环迭代的虚拟拆装过程建模方法。结合飞机拆装过程动态循环的特性和虚拟人拆装行为并行相似的特点,建立虚拟人拆装行为参数化模型,规范虚拟人拆装行为的统一表达;在此基础上,分析虚拟人与部件的交互关系,构造虚拟人拆装行为、拆装次序、部件状态之间的迭代函数,建立虚拟拆装过程模型,实现虚拟人拆装行为的参数化描述和部件拆装过程的表达。以分布式虚拟维修训练平台中的集中故障显示接口组件拆装为例,对该方法进行仿真验证和比对,结果表明,以虚拟人拆装行为变化表示的部件状态变化使部件的拆装更易于表达,拆装训练效率有所提高。     

基于PERT图的虚拟拆装过程建模

提出了使用PERT图来建立虚拟拆装过程模型的方法,根据零件之间的约束关系构造PERT图及其对应的依赖矩阵,并且能够根据它来指导虚拟拆装训练过程的实施.所提供的方法在对某设备的虚拟维修中得到了验证.     

三维虚拟维护训练系统关键技术研究

针对三维虚拟维护训练中设备拆装操作复杂的问题,提出一种通用的拆装关系数 据格式和处理方法,可方便定制各种设备的拆装训练应用;提出一种高效简洁的自动轴对齐约 束拆装操作方法,并以此设计实现了一种二维屏幕空间的移动拖拽器。通过OSG 引擎进行场景 渲染和管理,分析了系统的体系结构和场景组织设计,开发了一套虚拟拆装训练三维仿真系统, 实现了拆装操作记录的统计和报表输出。应用结果表明,该系统具有较好的实时性和显示效果。     

设备拆装混合现实系统中的拆装逻辑设计

针对机械部件在拆装过程中存在设备投资大、损耗程度高、危险性大、拆装效率低等问题, 本文采用混合现实技术, 设计出一套虚拟拆装系统. 其中, 拆装逻辑是拆装系统的核心, 拆装系统的通用性取决于拆装逻辑的设计. 为了解决虚拟拆装系统通用性差的问题, 本文通过对常见机械模型的连接方式和装配关系进行分析和总结, 设计出一种基于图遍历算法的数据结构来表达各个模型的逻辑关系, 并针对特种阀门、六关节机械臂等设备的拆装进行实验. 实验结果表明: 该拆装逻辑解决了拆装顺序的可定义和通用性等问题, 能够对模型部件按工艺流程进行虚拟拆解和装配, 最终实现虚拟拆装系统的通用性.     

层次化UML 状态机在拆装过程仿真中的应用

针对目前飞机维修培训中拆装流程复杂,系统模型繁多的问题,采用层 次化分析法和UML 状态机相结合的建模方法,建立飞机组件的拆装过程模型。运用UML 状态机建立拆卸组件的状态、迁移和约束模型,规范拆卸零部件模型的统一性表达,提高建 模的效率。利用层次化方法对零部件进行层次规划,实现拆卸目标组件的有序逻辑表述,实 时监测拆卸零部件的状态,从而建立仿真程度高的训练模型。最后,以维修培训平台中飞机 某组件的拆装为例,验证层次化UML 状态机拆卸过程仿真方法的有效性。     

装配序列约束下的飞机虚拟维修过程建模仿真

针对当前飞机虚拟维修过程模型固化,对维修复杂行为关系缺乏考虑,无法满足学员多样性实训需求的现状,充分考虑了飞机系统的复杂度、学员操作的不规范性和随机性等因素,依据各维修装配序列间的优先约束关系,构建了优先约束矩阵,进而定义了优先约束时间有色Petri网模型。在系统梳理维修实体及其维修操作行为的基础上,提出了虚拟维修实体操作元模型和元模型融合下的过程建模,阐述了基于优先约束时间有色Petri网的动态虚拟维修过程实现方法。最后,以A320飞机加油活门的某一个随机拆卸过程为例,进行建模仿真,验证了模型的有效性。     

精馏系统的虚拟装配技术研究

将虚拟装配技术引入化工流程中,对可视化设计化工流程、培训工人操作技能以及化工厂的数字化建设具有很大的应用价值。通过分析精馏系统,搭建了可视化装配平台。根据装配约束条件建立了可装配设备模型。提出了"1+1"和"1+n"普遍化的装配方法,实现了装配复杂精馏系统。通过输出装配信息,获取精馏系统装配过程中的装配方式和装配序列,验证装配操作的正确性。装配测试表明装配方法正确可行,其真实性、准确性和有效性满足了精馏系统虚拟装配的要求,实现了自由选择设备装配所需的精馏系统。系统可扩展性强,通过添加其它单元设备,可以实现所有化工流程的虚拟装配。     

引信虚拟拆装训练环境构建与实现方法

为解决弹药引信拆装训练当中存在的危险性高、实装拆装训练设备有限等制约受训人员训练质量提高的“瓶颈”问题,探讨了运用计算图形控制、虚拟现实等技术来构建引信虚拟拆装训练仿真平台,以实现引信维护拆装训练虚拟化、智能化。介绍了虚拟拆装训练仿真平台的软、硬件组成,并以某引信为例,介绍了3D场景中引信虚拟装配训练过程实现的关键环节。