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。     

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XML的CAD与XNA的信息转换

针对CAD与虚拟装配环境XNA之间的信息转换问题,提出了一种模型信息转换技术。构建了一种面向虚拟装配的层次化装配信息模型,该信息模型由产品层、子装配体层、零件层、特征层、几何层、三角面片层六层拓扑结构组成;根据模型信息分解方法,将模型信息分解为几何信息、装配信息以及面片信息等,使用Pro/ToolKit二次开发工具实现了对模型装配信息的提取,并通过对模型面片信息的转换,解决了CAD系统与XNA虚拟装配环境间的信息转换问题。利用构建的XNA虚拟装配平台对该技术进行了验证。     

CAD系统与虚拟装配系统数据转换的研究

提出了信息分解转换法,实现了从计算机辅助设计系统到虚拟装配系统的数据转换,并将计算机辅助设计系统的装配体信息分解为几何信息、拓扑信息和装配信息。利用数据转换接口实现几何信息的转换,通过构造五层次拓扑结构实现拓扑信息的转换,利用数据库技术实现装配信息的转换,三者相互关联,形成系统的体系结构。最后,信息分解转换法在虚拟装配实验系统得到了验证,信息转换准确,显示效果良好。     

虚拟装配系统中的模型数据管理与优化

为实现计算机辅助设计系统和虚拟装配系统之间模型数据信息的集成,提出了虚拟环境下基于标准数据格式的双向数据流模型转换方法.针对虚拟装配信息表达不完整的问题,在传统装配模型的基础上,提出面向产品装配工艺设计全过程的装配模型;提出了基于引用机制的分层模型数据结构,实现了对巨模型的数据管理和模型数据优化,并有效降低了计算机内存.自主开发了虚拟装配工艺规划及信息管理系统,对上述模型和算法的有效性进行了验证.     

面向虚拟装配的信息获取与应用

介绍了面向虚拟装配的信息获取和重用方法,该方法可以实现虚拟装配环境快速构建和对虚拟装配系统的数据支持。首先建立虚拟装配系统的信息模型,实现了信息源与虚拟装配系统之间的联系。根据信息源的不同,将信息源分成基于计算机辅助设计系统、基于用户输入和基于装配规划模块三种方式进行获取,并将获取的各种信息应用到虚拟装配系统的装配规划和装配验证等功能模块中。通过实例,对虚拟装配信息获取和应用流程进行了说明。     

三角面片模型中几何特征的提取

虚拟设计中采用的是由三角面片表示的产品模型，虽然三角面片模型能很好地满足VR实时性的要求，但三角面片模型损失了模型的几何信息和拓扑信息，使得虚拟设计中的产品模型不能直接用于后续产品的详细设计。提出的由虚拟模型到CAD模型的提取算法可以很好地解决这一矛盾。该算法首先对模型进行切片，然后提取个切片中模型的边界点，根据这些边界点和三角面片的顶点重构模型的边界，再进一步形成模型的拓扑结构。在边界信息的基础上拟合模型的表面，从而构造出精确的表面模型。     

基于STEP和STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/CNC系统集成技术研究

针对当前CAx系统间难以实现产品信息交换和共享的问题,提出了一种基于产品模型数据交换标准和数据接口标准的信息集成方法;建立了一个计算机辅助设计／计算机辅助制造／计算机数字控制系统集成模型,采用产品模型数据交换标准和数据接口标准中性文件形式描述产品信息,各系统之间通过中性文件实现信息的交换和共享;深入研究了工艺信息建模、STEP AP203文件到AP224文件的转换及自动特征识别等关键集成技术。     

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。     

复杂产品装配干涉矩阵自动生成方法

现有装配干涉矩阵生成方法极其耗时,且无法精确检测面片模型,难以应用于大装配模型的复杂产品。为此,引入基于投影的干涉检测方法,将三维求交问题转换为二维问题。其中,基于包围盒十字相交可直接检测出零件平移产生的硬干涉,扩展了包围盒的功能;利用层次化的虚设面进行模型的三角面片区域规划和相交运算,大幅度减少干涉检测中的三角面片求交次数,显著降低算法时耗;进行基于表示精度的二维三角面片求交,消除检测对象在曲面贴合处的伪干涉,并基于三角面片包围盒等判断干涉的正负方向。在此基础上,提出全面的装配干涉矩阵生成算法。开发Aero Assem装配设计系统,实现了该方法,并以某汽车前轴模型为例进行了应用验证,证明该方法在保证精确性的同时极大地提高了算法效率,能够有效应用于复杂产品的装配设计中。     

XML-based assembly visualization for a multi-CAD digital mock-up system

Using a virtual assembly tool, engineers are able to design accurate and interference free parts without making physical mock-ups. Instead of a single CAD source, several CAD systems are used to design a complex product in a distributed design environment. In this paper, a multi-CAD assembly method is proposed through an XML and the lightweight CAD file. XML data contains a hierarchy of the multi-CAD assembly. The lightweight CAD file produced from various CAD files through the ACIS kemel and InterOp includes not only mesh and B-Rep data, but also topological data. It is used to visualize CAD data and to verify dimensions of the parts. The developed system is executed on desktop computers. It does not require commercial CAD systems to visualize 3D assembly data. Multi-CAD models have been assembled to verify the effectiveness of the developed DMU system on the Internet.     

集成化产品装配设计与模糊评价方法研究

研究了集成化产品装配设计与模糊价方法。基于用户定义的特征,进行产品特征造型和产品装配设计,建立了产品实例库;基于产品实例进行参数化结构设计,自动生成产品的三维装配图;从ＣＡＤ系统中,对产品装配体进行了自动产品装配特征识别;基于所建立的产品装配模型自动产生品装配数据的中性文件。     

由三角网格模型重构多层次几何信息方法研究

利用STL标准文件系统表达的三角网格模型同CAD模型中几何设计信息间的约束映射关系，提出将三角网格实体模型重构为B—rep、几何信息集、独立于应用领域的几何信息等多层次几何信息表达方法，使面向虚拟设计、虚拟装配领域的应用只需对几何抽象信息表达查询而无需查询最底层的三角网格信息。将提出的方法在摩托车曲面的虚拟变形设计中作为提供产品信息的基础层，初步解决了虚拟环境中产品设计的可行性问题。     

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     

虚拟装配环境中组合夹具装配模型的特征表达及自动标记算法

针对组合夹具的CAD数据模型到虚拟装配环境中的装配模型的转换问题,提出了应用自动标记算法对CAD数据模型进行重建,并采用XML文件格式对夹具的装配模型进行表达。针对组合夹具元件的装配特征,采用标记法在虚拟装配环境中对元件模型的装配信息进行了表达,并在虚拟环境下进行了相应的装配验证,表明该方法是可行的和有效的。     

产品装配分析环境的构建

采用Visual C 编程语言，在现有CAD系统的基础上，以Object ARX为开发工具，建立了产品装配分析系统基本结构，可直观演示人机交互拆、装过程，分析装配几何体设计中的缺陷，提取相关装配特征信息，进行装配顺序分析和工艺规划。在Open Inventor虚拟现实软件开发包的基础上，开发了虚拟装配环境，构建了虚拟装配系统的结构框架，实现了从CAD环境到虚拟装配环境产品几何模型数据的传递，演示了产品在虚拟环境下的拆卸过程。     

集成化面向装配的设计研究

提出用多重装配连接图表示产品中零件之间的多重装配关系,用模糊连接图中的结点和连接边的模糊度来模糊评价产品可装配性。对产品装配体,进行自动装配特征识别,基于所建立的产品装配模型自动产生产品装配数据的中性文件。建立了产品可装配性评价体系;基于产品装配数据和装配知识,对产品可装配性进行模糊定量评价,从而指导产品装配设计,实现了CAD/DFA的信息集成。