面向过程的虚拟环境中产品装配建模研究

提出了面向过程的虚拟装配建模方法,在虚拟环境中将装配建模与装配仿真相结合,建立装配关系模型的同时,实现了对装配过程的创建与仿真,从而,在虚拟环境中将面向结果的装配建模发展为面向过程的装配建模.设计者采用直接三维交互进行装配建模操作的同时,系统通过装配关系识别自动捕捉设计者的装配设计意图,通过装配约束运动确定零件的装配路径,通过虚拟装配建模过程信息重用为装配规划提供有效的支持.开发了面向过程的虚拟装配建模原型系统.实践表明,面向过程的虚拟环境中产品装配建模方法有效地提高了产品装配设计的质量与效率.     

基于图像自然特征的增强装配引导系统

基于增强现实的产品装配引导有助于提高装配过程的人机效率,研究了增强装配引导信息的建模技术,实现装配过程引导信息的统一组织管理;基于图像自然特征,利用BRIEF算法进行图像匹配,实现虚实装配零件注册;基于虚实注册信息,实现装配引导信息在真实装配场景中的叠加,并建立了增强装配引导原型系统。增强装配引导作为一种新型的人机交互方式,可用于辅助工人进行装配作业,有助于提高装配培训的效率。     

BRIEF算法在基于增强现实的产品装配引导中的应用研究

面向增强现实环境下采用零件自然特征的装配引导应用,提出一种基于BRIEF算法的虚实装配场景注册融合方法。利用BRIEF算法进行装配零件图像自然特征的提取,建立零件图像的特征描述符。通过海明距离进行装配引导过程中零件图像特征描述符的匹配,实现虚实装配零件的注册;同时将虚拟装配信息在真实装配场景中叠加,用于引导用户完成装配作业过程。实验结果表明:利用该算法进行虚实注册具有较好的鲁棒性和实时性,能够较好地应用于增强现实环境下的产品装配引导过程中。     

Feature-Based Component Models for Virtual Prototyping of Hydraulic Systems

This paper proposes a feature-based approach for the virtual prototyping of hydraulic systems. It presents a framework which allows the designer to develop a virtual hydraulic system prototype in a more intuitive manner, i.e. through assembly of virtual components with engineering data. The approach is based on identifying the data required for the development of the virtual prototypes, and separating the information into behaviour, structural, and product attributes. Suitable representations of these attributes are presented, and the framework for the feature-based virtual prototyping approach is established, based on the hierarchical structure of components in a hydraulic system. The proposed framework not only provides a precise model of the hydraulic prototype but also offers the possibility of designing variation classes of prototypes whose members are derived by changing certain virtual components with different features.     

虚拟样机技术在液压支架设计制造中的应用

虚拟样机技术又称为系统动态仿真技术,他是以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心,借助于成熟的三维计算图形技术、基于图形的用户界面技术、信息技术、集成技术等,将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起,使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期,在虚拟环境中直观形象地对虚拟产品原形进行设计优化、性能测试、使用仿真等。用数字化形式代替传统的实物样机试验,在系统水平上真正地预测机械结构的工作性能,实现系统的最优化设计。     

虚拟装配工艺规划实现技术研究

对虚拟环境下的产品装配工艺规划进行了研究,分析虚拟环境下面向集成的装配工艺规划系统结构。对虚拟装配工艺规划的三个核心问题(装配模型、装配序列规划和装配路径规划)进行描述,提出虚拟环境下面向工艺设计的产品装配模型总体结构。给出虚拟环境下装配约束关系的识别方法,实现了零部件基于约束的三维空间导航运动。建立原型系统,能够为虚拟环境下的装配工艺规划奠定基础。     

RESEARCH OF MOVEMENT NAVIGATION BASED ON ASSEMBLY CONSTRAINT RECOGNITION

0 INTRODUCTIONThe traditional assembly design stresses the final result of assembly modeling, but pays little attention to the process of assembly simulation. Nonetheless, the procedure of assembly is a cardinal element that determines the quality of assembly modeling. These drawbacks hinder the advancement of the speed and quality of assembly design. Moreover, in the traditional mode of product development, designers make prototypes to evaluate the function and appearances of products. P…     

虚拟装配工艺设计技术研究与应用

阐述虚拟装配工艺设计技术内涵及其体系结构,深入分析其所涉及的CAD系统与虚拟现实系统间的数据转换、碰撞检测技术、装配规划与仿真以及装配运动导航与准确定位等关键技术,并应用该技术,以商品化CAD系统Pro/E为建模工具,在VC与WTK平台及ORACLE数据库的支持下开发了一个虚拟装配工艺设计原型系统HIT-VAPD,实现了虚拟现实环境下的产品装配工艺规划与设计.实际应用表明,该系统可显著提高装配工艺设计效率,减少设计缺陷.     

柴油机虚拟装配的研究

虚拟装配是近几年来出现的先进制造技术,它是在虚拟环境中,利用虚拟现实技术将设计的柴油机整机或部件三维模型进行预装配,在满足产品性能与功能的条件下,通过分析、评价、规划、仿真等改进产品的设计和装配结构,实现产品可装配性和经济性。本文主要介绍虚拟装配研究的现状、柴油机虚拟装配系统的总体结构及柴油机虚拟装配的关键技术。柴油机虚拟装配的关键技术包括虚拟装配建模技术、虚拟装配仿真技术、虚拟装配控制技术和虚拟装配支撑技术等。     

虚拟装配技术的研究

虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一。通过分析虚拟装配设计环境的系统结构和信息流 ,提出了虚拟装配建模技术的解决方案 ,讨论了在实际应用虚拟装配技术时应考虑的问题。     

Constrained behavior manipulation for interactive assembly in a virtual environment

Interactive assembly based on virtual reality offers users an opportunity to interact with a virtual prototyping rather than a physical one and to validate assembly performance of products in a realistic way. Such evaluations could be available very early in the product development process ahead of any physical prototyping. The reduction or elimination of physical prototyping needed for assembly performance validation can substantially shorten the product development cycle and reduce development cost. Although virtual reality technology provides users an intuitive and immersive 3D interactive interface, it tends to be inaccurate because humans have difficulty in performing precise positioning tasks. Therefore, it is necessary to implement effective motion manipulation for assembly operations so that users can perform precise positioning efficiently in virtual assembly systems. This paper presents a constrained behavior management approach that realizes assembly relationship recognition, constraint solution and constrained motion for interactive assembly in a virtual environment. A constrained behavior manager (CBM) has been developed and applied in virtual assembly systems. Test cases confirm that constrained behavior manipulation proposed in this paper not only increases the efficiency of assembly relationship recognition, but also facilitates assembly interaction in a virtual environment.     

自顶向下的虚拟装配设计

介绍了自低向上和自顶向下两种虚拟装配技术,经分析后得出了自顶向下的装配设计有优越性,并以地铁车辆逃生门连接铰链虚拟设计为例介绍了CATIA中自顶向下装配设计的具体方法,可以更加直接、准确地达到设计者的意图,对新产品开发可以大大缩短设计周期.     

基于虚拟装配特征的虚拟装配研究

主要研究虚拟环境中产品的虚拟装配问题。在研究以往学者对装配特征定义的基础上 ,结合虚拟装配的特点 ,提出了虚拟装配特征的概念 ,虚拟装配特征不仅描述了产品中零件间的约束关系 ,而且描述了产品的公差。在充分考虑了公差对产品装配工艺计划和产品可装配性影响的情况下 ,提出了装配工艺计划算法。     

面向虚拟装配的装配信息自动提取技术的研究与实现

针对商品化CAD系统与虚拟装配系统之间装配信息的转换问题,根据CAD系统中装配信息的表达形式,提出了一种获取装配信息的算法,实现了Pro/E中装配信息的自动提取,并依据Pro/E中装配信息的数据结构和虚拟装配系统的功能要求,设计了一种适用于虚拟装配系统的装配数据结构,较好解决了Pro/E与虚拟装配系统之间的装配信息集成问题,提高了虚拟装配的效率。     

基于虚拟现实的装配工艺规划研究

对虚拟现实(Virtual reality, VR)环境下的产品装配规划进行了研究,分析了系统的功能结构,建立了系统的面向对象的UML(Unified modeling language,统一建模语言)模型,给出了虚拟环境下装配约束关系的识别方法,实现了零部件基于约束的三维空间运动,建立了原型系统,为虚拟环境下的装配工艺规划奠定了基础。     

虚拟环境下基于离散控制点的线缆装配规划技术

在对虚拟环境下的线缆装配规划的特点进行分析的基础上,提出虚拟环境下的线缆离散控制点建模以及虚拟环境下基于离散控制点的线缆装配规划方法。该方法通过对线缆离散控制点的单点、多点控制,可实现对整个线缆的可视化交互操作,能够比较清楚地描述线缆的空间位置、走向和装配路径,同时让规划人员直观地观察线缆与零部件之间的干涉情况,实现线缆的实时空间布置和装配过程仿真,为线缆的装配规划提供了一条有效的途径。目前该线缆装配规划软件系统已经在航天产品的装配工艺设计中得到试用,取得了良好效果。     

虚拟现实环境下产品装配特征信息的提取

对装配特征信息进行了描述 ,提出了三种不同层次的特征提取方法 :造型特征继承、基于规则的边界匹配识别及启发式交互定义。可有效地提高特征获取的适应性 ,对VR环境下产品虚拟装配有着重要作用。     

基于Delphi和VRML的虚拟装配平台的实现

针对目前 CAD软件只生成静态三维装配体 VRML 文件的问题 ,分析了交互式虚拟装配 VRML 文件的事件流程和虚拟产品的顺序装配的机理 ,提取其中可赋值变量 ,利用可视化编程语言 Delphi开发一个实现复杂虚拟装配的平台 ,完成静态 V RML文件到动态交互式虚拟装配文件的自动转换     

基于物理属性的虚拟装配过程

针对虚拟装配系统中存在仿真程度不够高的缺点,提出基于物理属性的虚拟装配过程研究。通过分析虚拟装配过程对零部件物理属性的需求,建立零部件物理属性模型,给出确定零部件各物理属性以及自由运动状态的方法,分析碰撞响应对运动状态的影响。研究虚拟装配系统中装配对象间的交互过程,使用多刚体系统动力学分析方法对零部件装配过程中的动力学以及运动学进行分析,给出装配对象的运动学与动力学方程。通过把抽象的约束关系转换为基本约束方程表达运动副约束,并把运动副约束用于装配对象的运动分析。提出基于碰撞与静力学的稳态分析方法研究零部件达到稳定状态的条件。应用实例表明上述方法有效可行。     

集成虚拟装配环境中的多约束导航技术研究

提出一种基于增量驱动和归约原理的多约束导航解算方法,该方法采用FOB的相对位姿变化量来驱动虚拟手、基于归约原理求解多约束运动导航,并将此方法应用于集成虚拟装配系统(IVAE)。实例表明,该方法能有效地处理FOB与虚拟手的位姿分离以及多约束作用下的运动导航问题。