虚拟装配中的混合设计建模方法研究

针对现有虚拟装配建模方法不能为装配序列规划提供完整模型信息的问题,分析了自底向上和自顶向下建模方法在虚拟装配应用中的优、缺点,根据装配序列规划的要求,结合两种建模设计方法的优点,提出了一种混合设计方法建立产品的装配模型。该方法采用自顶向下建模方法进行了产品总体设计,使装配模型具有产品的结构层次关系信息;在产品细节设计上采用了自底向上建模方法,使装配模型具有零部件的约束关系信息,得到了完整的产品装配模型信息。通过建模应用实例,验证了混合设计建模方法的可行性,以及模型信息的易提取性。研究结果表明,利用混合设计建模方法得到的模型,能够满足虚拟装配对产品装配模型的要求,可以为虚拟装配序列规划提供完整的模型信息。     

CAD系统与虚拟装配系统间的信息集成技术研究

针对商品化计算机辅助设计系统与虚拟装配系统间的数据转换问题,提出了一种虚拟装配环境下的零件信息层次表达结构模型,该模型由面片层、几何层、特征层和零件层组成;给出了虚拟装配环境下零件信息模型的重构方法,通过对计算机辅助设计系统中零件信息的提取和虚拟装配环境中零件信息的重构,较好地解决了商品化计算机辅助设计系统与虚拟装配系统之间的数据集成问题;建立了虚拟装配原型系统,验证了研究结果的可行性。     

基于层次链的产品装配过程建模方法

针对虚拟装配中装配过程模型信息表达不完整的问题,提出了一种基于层次链的产品装配过程建模方法.该方法引入装配任务和装配操作模型,通过粗粒度的装配任务与细粒度的装配操作相结合的装配过程建模,实现了虚拟装配中装配过程信息的完整性表达.该方法采用并行的装配操作,实现了对非线性装配过程的建模;引入调整零部件和拆卸零部件两种类型的装配任务,实现了对非单调装配过程的建模.此外,通过基于层次链的装配过程建模方法,实现了装配过程回溯、重做和回放等装配过程信息地管理和重用.最后自主开发了原型系统,并对相关算法进行了验证.     

面向虚拟装配的装配建模技术

虚拟装配设计被认为是对装配设计的技术革新 ,它利用虚拟外设把装配设计的过程自然地扩展到三维空间。本文通过对传统装配建模技术的深入分析 ,提出了一种面向虚拟装配设计环境的信息集成装配模型表达 ,并对此装配模型进行了物理属性扩展 ,很好地满足了虚拟环境中装配设计对装配体信息的需求。     

面向重构的装配模型研究

分析了层次结构与网络结构两种装配模型，根据装配模型的应用需求，应用面向对象方法建立了满足装配信息重构与重用的信息模型，提出了相应的数据重构算法。为虚拟装配系统开发提供了合理的信息组织框架。     

虚拟装配环境中的装配模型表达技术研究

针对虚拟装配领域常用产品模型表达方法的信息完整性与操作效率之间的矛盾，提出面向过程的装配模型复合表达法，并应用于集成虚拟装配系统。该方法的装配模型主要包括层次结构的装配树模型、复合表达的零件模型、面向过程的约束模型和路径模型。零件采用B—rep、面片和凸包等3种模型复合表达。集成虚拟装配系统的测试结果表明，该模型表达方法能够满足虚拟装配过程的信息表达要求，并能较好地支持虚拟装配过程中的实时交互。     

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XML的CAD系统和虚拟装配系统之间的数据转换

针对计算机辅助设计系统和虚拟装配系统之间的模型转换问题,提出了基于特征的统一的产品层次信息模型,采用XML中性文档和三角面片模型文件,通过信息分解的方法,分别将在产品建模系统中建立的产品层次信息模型中的装配信息和几何拓扑信息与三角面片信息通过数据转换接口转换到虚拟装配系统中,并在虚拟装配系统中通过映射关系进行模型重构,较好地解决了计算机辅助设计系统和虚拟装配系统之间信息共享的问题,通过实例验证了研究成果的可行性。     

从CAD系统到集成虚拟装配环境的数据转换研究

为了完成产品模型从计算机辅助设计系统到集成虚拟装配环境的数据转换,提出了信息提取模型转换法,将计算机辅助设计系统中的模型数据转换分解为信息提取和模型转换两部分,通过计算机辅助设计系统的二次开发和模型转换,得到集成虚拟装配环境所需的模型数据信息。以圆锥破碎机的进料机构为虚拟装配对象,在集成虚拟装配环境中对数据转换结果进行了验证,结果表明,用信息提取模型转换法获得的转换数据完整准确,转换效果良好。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能，针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足，定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入，运行后输出具体的操作事件更新场景图，完成装配活动，以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求，实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达，不仅表达了产品结构及装配关系，同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息，从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外，还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法，说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真，开发了原型系统。     

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。     

A systematic approach for 3D VRML model-based assembly in Web-based product design

Collaborative virtual assembly design is often considered complicated and hardly achievable, for it requires high real-time performance, platform independence, and model synchronization. In order to satisfy all these requirements, a VRML-based virtual assembly solution is proposed. This paper first presents a synchronous moving-searching algorithm for retrieving information from the basic assembly model (BAM) and target assembly model (TAM) in order to give Internet-based collaborative assembly capabilities to these VRML files. Then, a set of assembly approaches for VRML models are systematically addressed to implement the assembly according to constraints of link relations. The advantages of the algorithm and assembly approaches are their high computational efficiency and ease of implementation, which enriches works of Anton and Gorazd (2003) and Qin et al. (2004) with respect to accessibility and maneuverability of VRML model-based assembly design. Moreover, the realization method of collaborative assembly over the Internet is introduced. Finally, some actual examples of collaborative virtual assemblies systems are provided to illustrate the application of these approaches.     

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。     

基于零件约束的装配规划技术研究

装配规划是虚拟装配中的关键技术。这里将装配序列的分层规划方法和拆卸法求解装配序列的方法相结合，在研究产品装配层次结构的基础上，以子装配体为研究对象，利用零件之间的装配约束信息求解零件的拆卸方向和顺序，进而实现产品的装配顺序和路径规划。     

基于装配工艺规程的产品虚拟装配技术

描述了VPD环境下的产品装配模型，建立了产品装配模型的数据结构，定义了产品装配模型系统的结构组成及模块功能；参照加工工艺规程，提出了虚拟产品装配工艺规程的概念；结合挤塑模和轻型客车的虚拟装配、活塞连杆机构及发动机的运动过程，实现了基于真实动画感的VPD环境下的产品虚拟装配及虚拟工作过程仿真。     

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。     

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。     

机械产品虚拟装配仿真技术的研究与应用

在Pro/ENGINEER参数化建模的基础上,根据其二次开发工具Pro/TOOLKIT应用程序,通过人机交互界面设计技术,可实现机械产品装配建模和装配仿真整个虚拟装配过程。