虚拟装配中基于生理约束的虚拟手建模与抓持规划

为控制虚拟手准确合理地完成虚拟零件的抓握动作,以方便快捷地实现虚拟装配仿真,在深入分析人手的解剖结构和关节运动生理约束的基础上,提出利用层次结构并借助三维虚拟现实软件EON,建立虚拟手几何模型和实现抓持控制的方法.该方法将手指简化为三关节连杆结构,采用逆向运动学方法,针对待拾取零件的位置计算出在目标位姿下各运动关节的角度值.进而利用关节插值方法,以迭代的方式实现对手部关节链上各个关节的运动控制,仿真结果验证了上述方法的可行性与实时性.     

虚拟装配中的虚拟手交互技术

针对目前虚拟装配系统中操作者与虚拟对象交互的问题,本文的研究以数据手套作为虚拟装配操作的交互工具定义装配过程中虚拟手与零／部件的作用规则,建立虚拟手对零／部件的抓取,移动和释放的装配操作逻辑,成功地实现了虚拟装配环境中对零／部件合理而自然的装配操作。该操作方法已应用于集成虚拟装配系统(IVAE)。     

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。     

基于约束的虚拟装配技术研究

为了实现基于约束的虚拟装配操作,给出了虚拟环境中装配约束的统一表达方法,以及约束与自由度的等价关系和运动自由度的归约等,提出了一套虚拟装配中的约束处理算法。首先,利用装配关系自动识别算法,判断两个零件几何约束元素之间的位姿关系是否在给定的误差范围内;其次,使用定位求解算法,使主动体零件在满足已经确认约束的基础上,以最小的位姿调整量满足新约束;最后,提出了基于广义坐标系的运动导航算法,根据装配零件满足的约束对其运动进行引导。这些算法已经应用于集成虚拟装配环境的系统中,实践证明它们能很好地支持集成虚拟装配环境的约束处理,实现了虚拟装配过程与实际装配过程的高度统一。     

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。     

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。     

基于虚拟语言的虚拟装配研究

虚拟装配是虚拟仿真领域一项重要的技术.通过对虚拟装配技术的分析,提出了一种基于虚拟语言的虚拟装配方法,该方法实现了对装配场景、装配序列和装配路径的优化.描述了虚拟语言的构成和语法形式,解释了虚拟语言的实现过程.虚拟语言在项目中的使用证明其设计是成功的.     

虚拟装配操作中基于语义的推理方法研究

在虚拟装配中,基于几何约束的交互装配操作与实际的工程约束不完全相符,导致与设计装配操作意图不完全一致,且装配操作不够自然、效率不高.为此,提出基于装配任务层次和装配语义识别的虚拟装配操作方法.通过装配语义的生成、识别、确认和解算,将虚拟装配系统对装配关系的识别,从约束层次提高到装配任务层次.在汽车发动机零部件的虚拟装配中的应用表明:该方法能够很好地捕捉虚拟装配过程中的用户交互意图,通过用户能够在虚拟环境中方便、准确地进行装配,使装配效率得到明显提升.     

基于全约束六自由度零件的机械产品虚拟装配方式研究

为了解决机械产品的虚拟装配模型在原始和改进设计过程中因零部件特征参数调整或约束关系变更而导致的模型干涉甚至崩溃问题,提出了一种全新的机械产品虚拟装配方式。该方式基于对机械产品功能组成的全面分析,找出与每一功能要素相对应的约束分解并构建合理的拓扑结构,在此拓扑结构的基础上,通过对零部件模型六自由度的全约束实现机械产品结构上的定位组合。探讨了支撑此装配方式的关键技术,并给出了具体的逻辑结构和实施流程。     

面向虚拟装配的虚拟手交互技术研究

人机交互技术是虚拟装配过程的关键技术。通过数据手套实时、自然地与虚拟环境交互,完成虚拟装配等操作,为虚拟装配提供更为直观的验证和优化。结合机械产品的结构特征与装配操作需求,研究了面向机械产品虚拟装配的手势识别交互技术。针对四大类型通用机械零件分别进行了抓取手势的定义与识别,提出了机械零件虚拟装配中虚拟手势的识别及稳定抓取算法。应用减速器虚拟装配进行实例验证。表明,提出的手势识别和抓取算法是有效的,可以使虚拟装配过程的交互性以及沉浸感进一步加强,有助于减少虚拟装配操作的失误。     

An improved horizontally reversible plow design based on virtual assembly semantics and constraint

There exit model errors in the constructed Horizontally reversible plough (HRP) structure through Interference check technique (ICT). This is basically due to missing parts and geometric interference and, hence, has significantly adverse effects in improving HRP. In this paper an improved design to refine the three dimensional (3D) model of HRP is implemented by using Virtual assembly technology (VAT). To achieve this, the authors propose a combined virtual assembly semantics and constraint for assembly planning and simulation of HRP in the commercial software, e.g., SolidWorks. First, the assembly planning of HRP was captured with a semantics-based model, including spatial position, assembly orientation, type and parameters of the semantic entities; secondly, the assembly simulation of HRP was performed by using constraint-based VAT, e.g. component grasping, moving and releasing; finally, the obtained HRP model was verified through ICT again. The results demonstrate that not any model error exists in the refined 3D HRP model any longer and that semantics and constrain based VAT can support the interactive operation more effectively and accurately than those with geometric constraints. This technique was previously used for HRP model. Based on the refined 3D HRP model, the design improvement of Remote cylinder base (RCB), an important component of HRP, will be forthcoming in a future paper.     

基于配合约束的装配序列规划的遗传算法研究

为提高装配序列规划问题的寻优效率,提出了一种将装配约束条件和遗传算法相结合的求解方法.对配合约束进行了分类并给出每种类型特征尺寸的定义.在此基础上,引入特征标签的概念,用于描述零件的装配特征信息和配合约束关系.根据零件间特征标签的相似程度设计了可装配度函数,以度量装配的可行程度,并以该函数为基础构建了遗传算法的适应度函数.另外,为减少无用个体的数目,提出了基于配合约束的子代个体的保留策略,并以此为指导进行子代的有效性检验.最后,通过实例说明了该算法的有效性.     

基于Pro/Engineer的虚拟设计方法研究

传统的产品设计都是在产品设计完成之后进行试装配,对不满足要求的零部件进行重新设计。介绍了Pro/Engineer的实体造型及虚拟装配的特点,并分析了自顶向下和自底向上两种设计思路,根据复杂装置设计的具体特点,构建了虚拟环境下产品设计的基本流程。实践证明,基于Pro/Engineer的虚拟装配设计方法能提前发现设计过程中出现的问题,把错误消灭在设计的初期,大大缩短开发周期,提高质量和效率。     

基于DELMIA的航空发动机虚拟装配技术研究

针对航空发动机装配工作繁琐、易出错等问题,基于DELMIA数字化装配仿真平台,以某型航空发动机单元体装配为研究对象,进行装配工艺规划,在DPM模块中实现虚拟装配总成仿真,通过干涉碰撞检查分析,验证装配工艺设计的合理性.以高压压气机单元体与燃烧室单元体之间实际工位装配仿真为例,结合人机工程仿真技术,分析安装工人的视觉匹配...     

基于VRML和Java的交互式虚拟装配技术研究

虚拟装配是虚拟制造领域研究的热点.阐述了机械零部件虚拟建模流程,研究了虚拟场景与外界交互的手段和方法,通过VRML编程接口 JSAI和EAI与Java的结合,实现了机械部件的交互式虚拟装配仿真,并从产品的拆卸和装配角度出发,以柴油机多缸喷油泵为模型给出了开发过程实例.     

基于EON Studio的虚拟拆装方法的研究

虚拟现实技术在机械领域的应用极大地促进了机械行业的快速发展,为机械产品的研发带来了新的思路和方向。以典型的机械产品齿轮泵为研究对象,以虚拟现实软件EON Studio为研究平台,论述了在虚拟环境中用该软件进行虚拟拆装的优势、原理以及方法,并且以齿轮泵的虚拟拆装为实例,通过运用该软件提供的功能节点,不需要编程就能方便地实现人机交互,使用户可以从各个角度全面认识机械产品的内部结构、工作原理、拆装顺序等重要信息,展示了虚拟现实技术在机械领域、教育培训等领域的应用前景。     

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。