引信虚拟拆装实验平台设计

简述了虚拟现实技术的应用情况,介绍了引信虚拟拆装实验平台的开发思路、过程以及应用情况,最后实现了以Unity3D为基础的引信虚拟拆装实验平台设计。     

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3DS MAX与Virtools的换热器虚拟交互式拆装实验平台开发

Virtools工具结合其它工程图形软件开发"换热器虚拟交互式拆装实验平台",具有高效、交互、便捷、现场三维实时性强等特点,优于传统仿真开发方法。以"固定管板式换热器虚拟交互式拆装试验平台"的仿真开发为例,叙述开发该仿真平台的具体步骤。对实验平台综合开发中的流程规划设计、控制模块编写、初始坐标获取、分解坐标获取、恢复状态、整合发布进行了重点描述。     

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。     

基于Pro/E的虚拟拆装系统

为实现快速、有效、低成本的部队维修训练,通过分析虚拟拆装系统的需求,构建基于Pro/E的虚拟拆装系统,其中包括I/O设备、虚拟拆装环境管理、数据库和性能测试模块,给出与I/O设备交互、虚拟拆装环境管理等系统实现的关键技术,通过Pro/E二次开发验证该系统的可行性和有效性。     

基于zSpace的岩心钻机虚拟拆装系统

提高虚拟拆装系统的交互性和立体显示效果, 对虚拟仿真项目的实际应用具有积极意义. 以地质工程中的关键设备岩心钻机为对象, 利用Unity3D和zSpace软硬件平台, 开发一套岩心钻机虚拟拆装系统. 系统拆装模块主要利用六自由度触控笔, 对岩心钻机整机和分动箱、回转器等重要部件, 实现抓取、缩放、爆炸、模型重置等交互操作. 通过zView插件包, 实现拆装过程的增强现实显示效果. 添加配套的钻机简介、工艺流程、安全规范等理论知识模块, 完善虚拟实训体系. 实践表明, 该系统具有交互性强, 显示效果佳的特点, 在实践教学中取得了较好的效果.     

基于VR的起落架维修教学平台

本文提出以VR技术制造出的虚拟教学训练环境来改善维修人员的实操水平。通过对于3dsMAX、Unity3D、CAD的学习与运用与整合,创造出1:1的虚拟模型、工具以及环境,实现VR维修平台模拟教学演示以及自主操作功能,达到学员能够观看教程演示后,能够进行专项拆装训练的目的。本虚拟拆装维修教学让学员可以在自主学习中,掌握飞行器部件装配过程,为实践拆装操作奠定基础。     

笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台的设计与应用

本文提及的笔记本电脑维修虚拟仿真学习平台是为中职校“笔记本电脑维修”课程教学、实训和课堂评价而开发的交互式教学系统,其特点是应用计算机技术、网络技术、数据库技术等实现了课堂教学的“虚拟仿真操作+操作行为实时反馈”。该学习平台集在线学习、笔记本电脑虚拟拆装功能、故障排查功能、实时反馈功能、故障实例题库、拆装微课、故障排查微课等于一体,突破了传统教学实践机会少、教师难以掌握学生出错思维以及缺乏互动反馈等局限。经作者学校课堂实践应用,教学效率及学习效果均有提高。     

直升机交互式桨叶振动调整仿真研究

为解决目前机务维修培训中存在的物理样机难以满足需求的问题,以实际机务维修工作中旋翼振动调整方法为参考,提出在虚拟维修训练系统的基础上实现受训人员对虚拟样机旋翼桨叶进行振动调整仿真操作,以期达到训练目的;根据非沉浸式虚拟维修训练系统的特点设计交互仿真操作逻辑,确定仿真操作步骤,分析座舱振动可视化表示方法,专用虚拟样机的构建方法以及虚拟仪器的实现方式和数据组织结构形式,并将该仿真实验以模块化形式添加到虚拟维修训练系统中,满足拆装条件下对虚拟样机的交互操作需求;最后以欧直松鼠直升机虚拟样机旋翼振动调整方法为例验证该操作仿真逻辑的可用性。     

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.     

Physics-based virtual reality for task learning and intelligent disassembly planning

Physics-based simulation is increasingly important in virtual manufacturing for product assembly and disassembly operations. This work explores potential benefits of physics-based modeling for automatic learning of assembly tasks and for intelligent disassembly planning in desktop virtual reality. The paper shows how realistic physical animation of manipulation tasks can be exploited for learning sequential constraints from user demonstrations. In particular, a method is proposed where information about physical interaction is used to discover task precedences and to reason about task similarities. A second contribution of the paper is the application of physics-based modeling to the problem of disassembly sequence planning. A novel approach is described to find all physically admissible subassemblies in which a set of rigid objects can be disassembled. Moreover, efficient strategies are presented aimed at reducing the computational time required for automatic disassembly planning. The proposed strategies take into account precedence relations arising from user assembly demonstrations as well as geometrical clustering. A motion planning technique has also been developed to generate non-destructive disassembly paths in a query-based approach. Experiments have been performed in an interactive virtual environment including a dataglove and motion tracker that allows realistic object manipulation and grasping.     

虚拟拆卸中多方式交互技术的应用

通过分析虚拟环境下不同人-机交互方式的特点，结合对产品装配体进行人工拆卸的操作活动，提出面向虚拟拆卸的人-机-零件间的多方式交互操作方法，在虚拟环境下研究和利用手抓取操作、手势操作、语音命令和3D虚拟菜单等多种交互方式对产品零部件进行自然、直观的人工拆卸，人机结合进行产品的装配／拆卸序列规划。     

基于Unity3D三维多媒体课件的设计与制作

虚拟现实的最大特点是用户可以自然地与虚拟环境进行交互操作。三维多媒体课件是三维建模技术与虚拟现实技术的紧密结合,在三维模型的基础上提供虚拟现实环境。从教学应用的角度出发,主要研究如何有效地利用Unity3D和三维建模软件去设计教学内容,探索机械构造类三维多媒体课件制作的关键技术和步骤,制作出仿真性强、交互控制灵活、支持360°全角度观察,并可随时拆卸装配的三维多媒体课件。     

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.     

Modeling automatic assembly and disassembly operations for virtualmanufacturing

A system for evaluating products in their design phase has been developed for virtual manufacturing. It is integrated into a CAD/CAM environment to calculate the cost for assembling and disassembling parts. In our earlier work, a generic assembly and disassembly model was developed to represent operations required for product manufacturing and de-manufacturing. To be useful, the model requires a method for translating high-level instructions from product designers into low-level assembly and disassembly instructions. This paper presents a set of rules for accomplishing this task. The developed rules are used for manipulating strings representing parts and handlers in binary assembly and disassembly operations. A telephone assembly and disassembly simulation is used to illustrate the developed system     

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。     

基于矩阵运算的虚拟装配体拆卸过程建模方法

现有装配体建模方法在描述虚拟维修训练中装配体拆卸过程时,存在的信息冗余大、建模过程复杂等缺点,在研究现有装配体建模方法和分析装配过程与拆卸过程差异的基础上,提出了一种面向虚拟维修拆卸过程的建模方法。该方法以矩阵描述装配体模型,用矩阵运算描述零部件拆卸过程,简化了建模过程,减少了模型数据量,为虚拟维修训练系统的快速构建提供了一种思路和方法。