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。     

化工虚拟装配仿真培训系统的设计

结合化学工程领域研究、培训、应急演练的难点和特点,将面向对象的仿真方法与虚拟装配技术相结合,在设备端口对齐和设备装配的基础之上实现了化工流程的动态搭建与拆卸。由于三维工艺过程虚拟装配仿真系统场景的直观性和沉浸性使该使操作者对工艺过程产生较强的理性认识,并通过模拟操作掌握工艺流程和技术要点。对化工流程的动态搭建、实时仿真模拟进行了探讨和应用。该系统可有效提高相关工作的开展效率和质量并为优化、改进工艺过程和数字化化工厂的建设提供技术保障和决策支持。为该技术在化工领域的进一步推广进行了有力的探索。     

虚拟装配技术在化工仿真培训系统中的应用研究

随着计算机仿真技术的发展,虚拟现实技术与化工流程视景仿真及化工流程模拟技术的结合引起了科研工作者的高度关注,国内外都在这一领域开展了广泛的研究,但是该技术的应用通常针对的都是某一固定的化工流程,操作人员无法根据自己的需要动态搭建化工流程,因而将虚拟装配技术与化工仿真相结合,具有重大的现实意义。通过基于虚拟装配技术的化工仿真系统的开发,实现了化工流程的动态搭建与拆卸,在数字化化工厂的设计建设方面将大有可为,为该技术在化工领域的进一步推广进行了有力的探索。由于三维工艺过程虚拟装配仿真系统场景的直观性和沉浸性使操作者对工艺过程产生较强的理性认识,并通过模拟操作掌握工艺流程和技术要点。可为化学品尤其是高危化学品的生产研究全过程开辟新的技术途径并提供决策支持,降低化工过程研究的人力、物力、财力,尤其是降低新产品的开发风险。     

面向网络实验教学的虚拟协同装配技术研究

基于网络实验教学环境下对虚拟协同装配提出的不同需求,分析了其与面向设计的协同装配实现技术之间在定义、目的等方面存在的差异,提出了面向网络教学下虚拟协同装配的概念,并界定了其内涵及实现时需要考虑的因素。研究了支持协同装配的虚拟模型实验室的搭建、虚拟协同装配的语义信息表达模型和装配过程中干涉检测的方法,提出了网络协同虚拟装配实验平台体系的架构方法,并就系统的功能实现、虚拟协同装配执行过程进行了阐述,最后以柱塞泵示例了解系统的初步实现情况。     

集成几何约束与物性仿真技术的虚拟装配

针对传统装配定位导航中零部件位姿的突变问题,利用线性插值与四元数球形插值 的方法,求解零部件约束定位变换过程的渐变运动;同时利用导纳式力觉交互控制模式,解决了 约束定位变换后的控制信号分离问题;在装配运动导航阶段,将约束几何元素具象化为力觉约束 模型,以满足虚拟装配对力觉反馈的需求。针对虚拟装配对物性仿真的需求,将开源物理引擎 Bullet 集成到仿真系统中,提出几何约束与物性仿真技术相结合的装配流程,最后在自主研发的 虚拟装配原型系统中进行了应用实例验证。     

面向虚拟环境的装配体模型研究

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈,能反映交互过程的装配体模型构造,是虚拟装配领域的一个关键问题,给出一种时序的装配体模型,对时序的聚合关系、时序的约束关系以及时序的行为结构给出定义和分析,为实现该模型,还给出了零件的中间模型和对象复杂行为构造,同时对虚拟装配直接操作的交互过程、交互模式及装配工艺知识给出了时序的形式描述,这是连接人机交互与装配体模型以及模型与工艺生成的桥梁．一致的表示模型减少了交互装配信息的冗余性,有利于提高交互信息的复用,为交互生成工艺提出了新方法。     

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.     

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。     

基于语义特征造型的虚拟装配

协同虚拟装配技术是虚拟样机技术与虚拟现实技术相结合所产生的一个新的研究热点。基于细胞元表示的语义特征造型技术,提出一种统一的协同虚拟装配框架,在该框架下能够有效支持异构CAD系统间零件及装配体的协同装配。网络传输以特征依赖图存储的操作信息,可降低网络负荷,提高响应速度。该思想初步应用在自主开发的HUST-CAIDS与UG间的异构协同设计中,证明了以上理论的可行性。     

虚拟装配中感知机制构造

虚拟装配的一个重要特性是交互性.要提高系统的交互性能,就要合理地分担人和机器的认知负荷,虚拟环境的感知机制是实现这一目标的重要方法.在形式地描述了虚拟装配系统结构后,提出虚拟装配中复合对象的感知机制,同时给出了装配交互中的感知模式,对感知过程给出了分析和构造.桌面虚拟装配的构造实践证明了所提出的感知机制具有很好的交互实时性,对于用户意图理解有较大的帮助作用