基于框架的虚拟装配运动引导

为了在交互式装配过程中精确地定位零件模型,提出一种基于框架的装配运动引导方法.该方法将典型装配过程性知识封装到过程框架中,将蕴藏在零件模型B-rep中的工程信息封装到特征框架中,与场景匹配引擎一起构成框架系统;框架系统采用场景匹配的方式来捕获操作者的装配意图(即匹配成功的过程框架),由匹配成功的过程框架来引导装配运动,并由过程框架中规定的动作和时机来完成装配件的精确定位.应用实例结果表明,文中方法有效地克服了操作者通过交互设备对装配零件运动控制的不精确性问题.     

航空发动机装配数字化系统研究

研究并开发了一个航空发动机装配数字化系统(assembly digitalization system,ADS),该系统采用面向对象系统分析和分层思想进行了系统框架设计和装配信息建模.对于装配数据处理、系统同ERP、CAPP系统的数据交互和接口实现,提出了一种统一和简化的方法.该系统实现了装配工艺的三维可视化、装配任务管理以及装配履历表管理.系统应用表明,ADS系统在航空发动机装配数字化管理中是成功和有效的.     

基于语义识别的虚拟装配运动引导研究

目前的虚拟现实交互方式尚难以保证用户在虚拟装配过程中对零件的运动进行精确控制.通过语义识别捕捉虚拟装配过程中用户交互意图,进行装配零部件的运动引导与精确定位,使得用户能够在虚拟环境中自如地、准确地进行装配定位.从装配语义元的空间位置属性匹配、空间方向属性匹配、类型属性匹配与参数属性匹配4个方面进行装配语义的识别.从装配语义的角度识别装配意图,将虚拟装配系统对装配关系的识别从几何体素层次提高到装配任务层次.相关方法在虚拟装配系统的研究与开发中得到实现,并应用到汽车发动机部分零部件的虚拟装配中.     

基于Unity的虚拟装配系统

Unity中建立虚拟装配系统,并将其呈现为游戏.模拟实际装配工序原理,实现产品装配过程的可视化,解决了虚拟装配系统成本高、适用性低的问题.对整个系统框架进行了规划,并将该系统用作课堂实验来评估学生,研究了装配序列理论,并设计脚本来介绍和装配零件,所有场景都连接起来,生成整个虚拟装配系统.该系统降低了实验成本,提高了实验...     

基于增强人机交互技术的虚拟装配

提出了基于虚实融合、增强信息和约束代理的增强交互技术,从视觉、信息和操作三个方面来改善虚拟装配环境的人机交互效率.虚实融合在保留虚拟现实全部交互方式的同时附加真实装配场景来丰富装配过程感知;基于文字和特征表示的增强信息为用户提供装配知识来引导装配操作;约束代理及其匹配规则可视化重建零件装配约束关系并避免了复杂计算.增强人机交互技术为虚拟装配的应用提供了一种便捷的交互手段.最后介绍了虚拟装配辅助支持平台的体系构架,并用实例说明了虚拟装配系统的运行流程.     

基于语义的虚拟装配仿真模型研究及应用

针对虚拟装配中装配模型的信息完备性与虚拟仿真系统的交互效率之间的矛盾,提出一种轻量化的基于树-图分离结构的虚拟装配模型,该模型包括装配树模型和语义关系图模型。装配树模型以二叉树的形式表达虚拟产品的层次结构以及零部件间的装配顺序,语义关系图以二分图的形式表达零件之间的装配关系。将该模型应用于水轮机组虚拟装配仿真系统中,不仅满足了虚拟仿真过程对装配模型信息表达的要求,而且减少了系统存储负担,提高了交互效率。     

面向虚拟装配的三维交互平台

针对当前装配领域的特点，提出一个面向虚拟装配的三维交互平台（Virtual Assembly Toolkit,VAT），VAT中包含了新的三维交互思想，定义了装配领域中常有的三维交互原语，设计和实现了交互原语的捕获，解释和处理框架，同时，VAT封装了三维图形构造，零件间的约束和碰撞检测等功能，VAT可以大大简化虚拟装配应用的构造，便于应用的快速生成。     

虚拟装配中基于导纳控制的力觉渲染技术

传统的力触觉渲染多采用阻抗控制,不能很好地满足虚拟装配的应用要求,相比之下导纳控制模式更适用这一领域.为此提出一种基于导纳控制的双线程力觉渲染构架,并给出相应的力觉渲染算法.首先建立用于导纳控制的动力学模型,并讨论了碰撞和约束这2个状态下的力觉渲染;为了使用力觉交互接口进行虚拟装配中的小间隙装配,提出物理约束与几何约束结合的力觉渲染方法;最后针对物理计算和力反馈循环2个线程刷新频率不匹配的问题,利用二次拉格朗日多项式进行数值插值,实现了力觉交互接口的平稳输出.通过力反馈设备与自主开发的虚拟装配原型系统VAPP的连接与应用,验证了所提出的算法满足虚拟装配系统中力觉交互的应用要求.     

用户关注度相关的装配模型动态可视化

为了方便地展示复杂模型各零件之间的三维结构,并清楚地揭示出它们之间的层次装配约束关系,提出一个面向用户交互的装配模型浏览系统.通过构造层次有向拆卸图来保存各零件的拆卸顺序,并采用递归法创建其干涉矩阵和拆卸有向图;装配约束图中的各顶点均用相应零件的图像来表示,以便于用户直观地选择所关注零件.由于采用了focus+context的方式来生成装配约束图,用户所关注零件的局部邻域被自动调整到视图的中心,并且放大显示.另外还提出了一种基于用户关注度的零件颜色自动选取算法,通过鲜明的颜色对比进一步突出用户所关注的装配关系.实验结果证明,该系统有效地提高了用户交互以及装配效率.     

基于混合模型的虚拟装配关键技术研究

针对虚拟装配中采用多边形网格模型引起的组件定位困难和碰撞检测精度低等问题,提出一种采用精确几何模型及其对应的多边形网格模型的混合模型作为底层数据,支持精确装配的虚拟装配系统构造方法,并基于Parasolid和Vir-tools平台进行了实现。基于混合模型的碰撞检测能根据计算精度和时间要求自适应求解,在速度快的同时,满足高精度碰撞检测要求;基于混合模型的组件装配,采用离散采样点定义装配路径,通过装配几何约束交互式定义限制组件的运动范围,通过自由度规约、装配约束求解实现了零部件精确定位,通过四元数插值实现装配路径中零部件位姿的平滑过渡,能满足高精度的装配要求。该方法已经在开发的多个系统中得到验证和应用。     

精馏系统的虚拟装配技术研究

将虚拟装配技术引入化工流程中,对可视化设计化工流程、培训工人操作技能以及化工厂的数字化建设具有很大的应用价值。通过分析精馏系统,搭建了可视化装配平台。根据装配约束条件建立了可装配设备模型。提出了"1+1"和"1+n"普遍化的装配方法,实现了装配复杂精馏系统。通过输出装配信息,获取精馏系统装配过程中的装配方式和装配序列,验证装配操作的正确性。装配测试表明装配方法正确可行,其真实性、准确性和有效性满足了精馏系统虚拟装配的要求,实现了自由选择设备装配所需的精馏系统。系统可扩展性强,通过添加其它单元设备,可以实现所有化工流程的虚拟装配。     

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。     

虚拟装配仿真系统相关技术的研究

研究了一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备虚拟装配仿真系统,介绍了系统的装配模型以及装配顺序和路径的规划.建立了虚拟装配仿真场景结构图,并采用细节层次技术对仿真场景进行优化.为了能够实时、方便地修改装配序列和装配路径,准确地描述零部件在装配或拆卸过程中的位置姿态信息,提出了一种虚拟装配的描述语言代码(V代码)和虚拟装配函数(V函数).最后采用基于包围盒逐层分解的干涉检验方法,实现装配过程的干涉检验.该仿真系统有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本.     

Object－Oriented Modeling of Virtual Assembly Process

Virtual assembly is a Virtual Reality (VR) based engineering application which allows engineers to evaluate, analyze, and plan the assembly of mechanical systems. To model the virtual assembly process, new methodology must be applied. Based on the idea that the virtual assembly system is an event driven system, the interactive behavior and information model is proposed to describe the dynamic process of virtual assembly. Definition of the object-oriented model of virtual assembly is put forward.     

基于虚拟现实技术的模具教学系统研究与开发

主要阐述一种虚拟现实技术,设计一套完整的虚拟现实模具教学系统。教学系统为模具装配与调试定制,完全按照模具装配过程工况以及操作需求设计,同时保证使用过程的友好与稳定。构建了整套大型覆盖件模具装配与调试数据库。使用者在操作的过程中基于虚拟现实环境,高效而又准确地实现设计理念,彻底摆脱有理念而无法快速在常规软件中实现的难题。如果此系统应用于高职高专的教学中,学生能快速获取相关知识,增加学生参与兴趣,从根本上解决模具教学的枯燥性。     

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.     

增强现实环境下的产品装配引导技术

以增强现实环境下引导产品装配为目标,建立了面向增强装配过程的统一 信息模型,管理文字、几何和产品装配特征等可视化引导信息。采用基于标志物的视觉跟踪 技术实现虚拟零件和视频中真实零件的注册定位,通过建立虚拟和真实装配场景的深度图处 理增强装配场景中虚实物体的遮挡关系。利用虚实零件的注册位置把装配引导信息叠加到装 配视频场景中。并开发了演示系统,分析和说明了增强现实环境下引导产品进行装配的过程。     

面向装配工序交叉的虚拟装配工艺信息模型

虚拟装配工艺规划中目前大都采用装配顺序描述装配过程,但尚无法表达装配工序交叉和设计中的安装布置'捌整等问题.考虑设计阶段和制造阶段的装配要求,建立了基于装配任务的装配工艺信息模型.该模型以多层次的装配进程表达产品装配工艺过程,通过任务对象的交叉安装表达工序交叉和安装布置凋整,并给出了装配调整策略;针对冗余装配任务提出了装配任务合并方法.最后通过实例验证了文中模型的正确性和有效性.     

基于物理模型的虚拟装配技术研究

虚拟装配是虚拟现实技术在产品设计领域的一个重要应用 .为了从运动学与动力学的角度来考察虚拟装配过程中零件的运动 ,以便更真实地反映虚拟环境中零件装配运动的本质规律 ,提出了一种虚拟装配环境中用于将装配几何约束自动映射为运动副约束的基于运动自由度分析的物理约束生成方法 ,同时 ,提出了基于变刚度弹簧模型的装配力交互输入方法 ,并实现了位移输入与装配力输入的映射 .另外 ,还给出了基于物理模型的虚拟装配的基本过程 .该方法在虚拟设计与装配原型系统的研究与开发中已得到实现 .