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。     

面向虚拟拆装的产品装配模型及其应用

本文针对机械产品的拆装次序及次序表达进行分析讨论,设计了一种面向虚拟拆装的产品装配模型.该模型是一棵具有拆装次序意义的装配树,不仅能够描述产品的层次信息,而且保证了产品拆装实验合理正确的设计和执行.具有简单、高效、可靠、适应面广等许多优点,可用于各种装备虚拟拆装,具有广阔应用前景.     

面向装配的虚拟协同设计环境研究与实现

为解决网络化异地协同设计过程中实时三维虚拟模型交换和协同设计行为语义传输等问题,以及建立支持实时协同操作动态响应和动态虚拟模型加载的虚拟协同设计环境,通过对协同设计理论、基于虚拟模型的协同设计和虚拟装配进行研究,提出了面向装配的虚拟协同设计环境(VCDEFA),给出了VCDEFA的概念和特征,建立了六层体系结构和功能模型。在原型系统的设计实现过程中,采用了从Pro／E系统中获取虚拟模型;在保证协同设计数据一致性中,采用了数字增量网络传输技术和集中统一管理;在网络通信中,采用了动态可变长报文控制技术。原型系统的实现表明,该体系结构具有良好的实用性,能够满足网络化协同虚拟设计的需求。     

面向协同装配规划的信息模型研究

为解决复杂产品的装配设计团队和装配规划团队间的协同工作,提出了装配结点概念,用以集成描述产品装配信息,利用装配结建立了产品的装配联系图模型,通过图模型中顶点和边的属性,分别独立描述零件和装配信息.给出了一个基于割顶点的装配联系图层次分解算法,构建了基于共享零件的产品结构层次树模型.基于结构层次树模型,描述了协同装配规划中的协同工作信息.利用实例说明了面向协同装配规划的信息建模过程及模型的有效性.     

组件化虚拟样机单元协同装配技术研究

为快速建立集成化虚拟样机模型,提出了一种组件化协同装配方法.在该方法中,采用基于端口的建模方法,建立虚拟样机单元的组件化表达.在此基础上,构建组件化协同装配体系框架,将协同装配分解为连接元抓取拖动、装配预处理、组件装配3个基本过程,简化了装配过程,提高了组件装配建模速度.最后对组件协同装配解空间进行了分析.     

基于网络协同设计的面向装配信息模型研究

提出一种为面向装配设计服务的网络协同设计体系结构和网络环境下面向装配设计的建模体系，该结构集产品协同设计、装配设计、装配规划、装配系统设计于一体。建立装配关系矩阵、装配信息矩阵、装配信息链表，给出了详细的协同机制和算法。该数据结构能方便地进行数据的插入、查询和编辑等工作，产品设计和装配规划能够在网络协同设计中和面向装配设计系统中同步地、智能地和完整地进行。     

虚拟装配中模型转换的研究

介绍了STEP和Open Flight两种数据格式，分析了它们之间的内在差异，并以内燃机活塞为实例，探讨了CAD模型转换成虚拟装配模型后数据丢失的部分原因，提出了相应的解决办法。     

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.     

虚拟装配技术的研究

虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一。通过分析虚拟装配设计环境的系统结构和信息流,提出了虚拟装配建模技术的解决方案,讨论了在实际应用虚拟装配技术时应考虑的问题。     

面向产品全生命周期的虚拟装配技术研究

阐述了虚拟装配的内涵。从可装配性设计原则、可装配性分析评价和装配过程仿真3个方面,建立了面向产品全生命周期的虚拟装配技术体系结构,并分析了该体系结构的虚拟性、并行性、集成性和协同性的特点。对虚拟装配模型、虚拟可装配性分析与评价、虚拟装配工艺规划及虚拟装配系统规划等虚拟装配关键技术进行了研究,并初步构建了面向产品全生命周期的虚拟装配环境。     

Universal mechanism modeling method in virtual assembly environment

Motion simulation and performance analysis of mechanism are important methods for analyzing assembly quality after finishing assembly simulation in virtual assembly environment. However, most simulation systems have no function of mechanism motion simulation due to the randomicity of mechanism and lack of universal mechanism modeling method. In order to realize the simulation of any mechanism after finishing assembly simulation in a virtual environment, a new universal mechanism modeling method is presented. Two main models are contained in the mechanism model: information model and mathematical model. Firstly, the information model of mechanism is proposed to describe the data structure of mechanism which contains bottom geometry data, information of constraint, link, kinematic pair and physical data. Because the object of mechanism simulation is the assembly, which is assembled during the process of assembly simulation, the information of mechanism can be obtained automatically through mechanism automatic search method. Secondly, mathematical model of mechanism is presented. The mathematical model uses mathematical method to express the mechanism. In order to realize the automatic expression of any random mechanism, basic constraint library is presented, consequently random mechanism can be described based on the basic constraint library. Finally, two examples are introduced to validate the method in the prototype system named VAPP(Virtual Assembly Process Planning). The validation result shows that the mechanism modeling provides a universal modeling method for mechanism motion simulation in virtual assembly environment. This research has important effect on the development both of mechanism motion simulation and virtual assembly.     

复杂产品分布式并行协同虚拟装配系统研究

为解决复杂产品异地协同设计中零部件数模验证和装配评审的困难,研究了基于网络的分布式协同虚拟装配技术,提出基于高层体系结构/运行时间框架的分布式协同虚拟装配方案,解决虚拟环境中的用户管理、操作协同和交互式装配操作等问题.以此为基础开发出了支持实时协同交互装配仿真的分布式并行协同虚拟装配系统,并以某汽车部分总成网络协同装配为例验证了该方案.结果表明,该方案可以实现复杂产品设计中的异地协同装配仿真与评审.     

分布环境下面向装配的产品协同设计集成平台

为提高异地设计时产品的可装配性设计质量,提出了分布环境下面向装配的产品协同设计方法,从零件设计、产品结构预装配和产品过程预装配3个方面论述了可装配性设计内容,建立并实现了支持网络环境下面向装配的产品协同设计集成平台,详细描述了平台的功能模块,并通过涡轮膨胀机实例说明了异地人员间利用该平台实施面向装配的协同设计过程。     

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。     

虚拟装配环境下运动副自动识别方法

为有效地减少在装配仿真完成后进行机构运动仿真的前处理工作量,提高机构运动仿真的智能化程度,提出了一种在虚拟装配环境下面向运动仿真的机构运动副自动识别方法。通过提取虚拟装配环境下零部件间的装配约束信息,计算两个相连接零部件间所有约束的约束度,并利用计算所得的约束度自动映射出运动仿真机构中相应的运动副,为机构运动仿真中建立机构信息模型提供了基础信息。结合自主研发的原型系统虚拟装配工艺规划软件,给出了基于虚拟装配系统实现运动仿真的底层数据结构、机构模型的数据结构、信息传递过程和算法实现流程,并通过具体实例验证了方法的有效性。     

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。     

虚拟装配中的混合设计建模方法研究

针对现有虚拟装配建模方法不能为装配序列规划提供完整模型信息的问题,分析了自底向上和自顶向下建模方法在虚拟装配应用中的优、缺点,根据装配序列规划的要求,结合两种建模设计方法的优点,提出了一种混合设计方法建立产品的装配模型。该方法采用自顶向下建模方法进行了产品总体设计,使装配模型具有产品的结构层次关系信息;在产品细节设计上采用了自底向上建模方法,使装配模型具有零部件的约束关系信息,得到了完整的产品装配模型信息。通过建模应用实例,验证了混合设计建模方法的可行性,以及模型信息的易提取性。研究结果表明,利用混合设计建模方法得到的模型,能够满足虚拟装配对产品装配模型的要求,可以为虚拟装配序列规划提供完整的模型信息。