VR/AR与智能制造:应用领域、核心技术

VR/AR(虚拟现实/增强现实)具有强大的数据可视化和交互性、沉浸性等特点,被誉为一种可以拓展人类感知能力、改变产品形态和服务模式的新兴技术.对制造而言,其改变了产品研发过程中的信息流;为制造过程提供可视化,辅助和扩展空间;有助于在开发过程的早期阶段发现并避免设计错误;减少了物理原型的数量,并为企业节省了时间和成本.在许多智能制造应用中,VR/AR被认为是改善和加速产品和工艺开发的有利工具.阐述了VR/AR在装配应用、维护和培训、产品测评、智能工厂布局、物流和仓储管理5个领域的研究和应用现状,分析了其核心技术和当前面临的挑战,最后给出未来的发展方向.     

平面屏式真三维立体显示的图像数据生成方法

真三维立体显示是目前最新的立体数据显示,其图像存在于真实三维空间中,可提供几乎所有的生理和心理深度暗示。针对真三维显示数据获取问题,分析了基于多投影机和平面旋转屏的真三维立体显示器的系统结构与显示原理,提出了一种基于获取模型切片图像的真三维显示数据的生成方法。首先,计算两个裁剪平面的位置;然后,启用裁剪平面切割三维模型获取切片图像,按照预设旋转角度控制模型的位置可获取各个角度的切片图像;最后,应用该方法开发了一个切割模型获取其切片图像的软件,并通过一个动物模型的应用实例验证了该方法的有效性。     

基于混合现实交互的指挥棒位姿跟踪

为解决目前混合现实系统交互的自然性、直观性与准确性不高的问题,提出一种基于指挥棒的交互方式,其实现的关键是能够实时、准确地对指挥棒位姿进行测算与跟踪.为此,重点探讨一种基于双色标的视觉跟踪方法对指挥棒位姿进行测算.具体思路是先对颜色标进行快速轮廓提取,然后采用最小面积矩形法修补轮廓,从而得到颜色标在平面投影的位姿.最后利用双目视觉定位原理计算出颜色标在三维空间上的位姿即为所求的指挥棒的三维位姿.为验证所提方法的有效性,采用实验对该算法的实时性、准确性进行了分析.结果表明,该方法的实时性与准确性均能满足交互需求.     

基于HTC Vive的虚拟工业机器人示教编程系统

我国已经成为全球最大的工业机器人消费国，但相关的技术人才缺口正逐年扩大。其重要的原因是工业机器人成本高、操作危险，导致机器人示教编程存在困难。针对这一问题，基于HTC Vive(由HTC公司与VALVE公司合作开发的一款VR设备)，将虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术与机器人示教编程相结合，开发了虚拟工业机器人示教编程系统。首先，分析系统的VR环境特点，为系统的主界面交互设计立体式用户界面(User Interface, UI)；然后进行机器人运动学建模，实现直接拖拽机器人的示教方式；运用词法分析、语法分析和语句执行机制，开发虚拟解释器，并实现快速插入式编程的功能；最后，系统实现了可进行复杂轨迹运动的机器人示教编程功能。实验测试表明系统具有良好的交互性，能进行虚拟机器人示教编程操作。本系统操作安全，并可降低机器人示教编程的成本，有助于机器人相关人才的培养、为工业生产中机器人的仿真提供方案等，助力中国制造业的发展。     

饮料混合机改进设计研究

饮料混合机是碳酸饲料生产最重要的组成部分，它的性能直接关系到饮料成品的成分和口味，本文介绍了国内两种典型饮料混合机的工艺流程和控制原理，深入分析了它们的特点，并基于O＋H混合机工作原理，在满足自动化程度和控制精度高、成本低的原则下，通过改进其控制策略，使关键部位的器件成本大大降低，从而达到了预期的效果。     

基于层次分析和模糊综合评判法的虚拟企业盟员敏捷性评价研究

本文在分析企业敏捷性内涵和度量指标体系的基础上，研究了企业制造敏捷性要素及其层次模型。在此基础上，提出了采用层次分析法(AHP)和模糊综合评判法对企业制造敏捷性进行评价的策略和相关算法，探讨了因素权值和模糊隶属度函数的确定方法。最后，介绍了一个评价实例。     

基于Visual C＋＋的虚拟PLC仿真软件开发

为了能够不依托于实际硬件可编程控制器来实现基于可编程控制器的控制,研究了利用Visual C++开发的虚拟可编程控制器仿真软件.研究了基于面向对象方法的梯形图的绘制技术,以及基于二叉树的梯形图向指令表的转换问题.十字路口交通灯的虚拟仿真表明,该虚拟可编程控制器仿真软件可以用于可编程控制器的实训和实验教学.     

浮点遗传算法在工件圆弧半径测量中的应用

将浮点遗传算法应用于工件圆弧半径测量。采用算术交叉算子建立了冲头凹面圆弧半径的目标函数和FAG数学模型 ,通过遗传算法获得了圆弧半径及公差的全局最优解 ,并给出了计算实例     

基于VRML的数控机床的虚拟操作研究

虚拟环境下加工设备虚拟操作和虚拟加工是虚拟制造的一个重要研究内容。本文通过对数控机床的虚拟操作的研究,阐述了在VRML的虚拟现实应用平台上建立数控机床的虚拟操作系统的方法,提出了利用VRMLJavaAppletJavaScriptHtml多方相互通信的办法对VRML人机交互功能进行增强与扩展,从而满足数控机床虚拟操作的功能要求。实验结果表明,这种增强办法不仅使VRML原有的人机交互能力得到进一步的增强,并且为VRML添加了接收与处理文本信息以及读写文件等交互能力。此外,文中还提出了一种利用SolidWork与PolyTrans相互结合而实现的在虚拟环境下的数控机床的快速建模方法,并取得令人满意的效果。本系统不但可应用于异地制造、数控机床加工仿真,还可应用于基于WEB的数控机床操作、编程与加工培训等方面。     

可视化虚拟PLC实验系统的研究

应用计算机技术和虚拟现实技术实现可视化虚拟PLC(Progremmable Logic Controller)实验系统的方法是:采用Visual C+ + 6.0编程构建PLC图形化编辑平台,并在计算机中仿真实现硬件PLC的全部功能;然后,利用SolidWorks建立典型控制对象的三维模型,并导入到Eon Studio的虚拟环境平台中;最后,将虚拟PLC的输出通过通讯模块传递到Eon Studio中,用以改变模型的运动参数,从而实现虚拟控制过程的仿真.