几何面的层次式虚拟装配碰撞检测方法

为了解决虚拟装配中的碰撞检测问题,提出了一种基于几何面的层次式碰撞检测方法.通过CAD系统和虚拟装配系统之间的数据转换,实现了虚拟环境中零件几何面对象的表达和重构.分包容盒层、空间分割块层、几何面层、面片层进行递进式判断,从而逐步缩小碰撞检测的范围.该方法可以有效弥补传统碰撞检测方法中对零件几何面信息考虑的不足.测试结果表明,该算法可有效提高碰撞检测的效率,而且可直接返回发生碰撞的几何面对,从而为虚拟装配过程中的约束识别提供依据.该方法已在卫星虚拟装配系统中得到成功应用.     

基于配合面偶的装配约束建模

针对产品装配设计中存在的装配约束演化问题，提出了基于配合面偶的装配约束建模方法.该方法根据装配约束基本要素定义了配合面偶，归纳了一组基本的配合面偶类型，建立了装配约束框架网络图模型和配合约束扩展网络图模型来表达装配结构及装配约束，通过装配约束的分解描述装配过程的演变，设计并实现了动态装配建模算法.研究结果表明，该方法将抽象的装配约束转化为具体的结构描述，表达了装配状态和过程信息的演化，实现了自顶向下的产品装配设计.     

基于SolidWorks模型的虚拟装配模型转换和表达方法

为将SolidWorks装配模型转换为虚拟装配模型,提出把虚拟装配系统模型转换划分为零件模型转换和装配约束模型转换两部分.使用虚拟仿真标准格式OpenFlight数据库表达零件的层次化模型,采用面向对象的层次化模型表达零部件间的装配约束模型,零件模型和装配约束模型通过结点编号实现映射.在基于OpenGL Performer的虚拟装配系统中实现了装配模型的重构,实例研究表明该方法简单有效,具有可扩展性.     

基于虚拟现实的拖拉机变速箱装配系统设计

针对拖拉机变速箱装配工艺复杂、成本高、产品开发周期长等问题,研究了基于虚拟现实的拖拉机变速箱虚拟装配技术,开发了具有沉浸感、想象性、交互性等特点的拖拉机变速箱虚拟装配系统。首先,通过研究变速箱虚拟现实模型构建方法,采用模型数据转换的方式从CAD系统提取拖拉机变速箱装配信息,在虚拟装配环境中建立拖拉机变速箱装配信息层次模型,运用Mesh合并、几何元素删减等模型预处理技术获取轻量化虚拟现实模型。其次,基于C#语言在Unity3D环境中开发虚拟装配软件,实现变速箱零部件在虚拟装配环境中的移动、旋转、定位装配、场景漫游、音效播放、零部件名称显示、装配路径规划等功能。最后,以Oculus Quest2头戴显示器为交互设备开展拖拉机变速箱装配试验。试验结果表明：本文开发的变速箱虚拟装备系统运行流畅、模型交互准确、用户操作体验良好,可缩短变速箱虚拟装配周期、降低开发成本。     

基于SolidWorks模型的虚拟装配模型转换和表达方法

为将SolidWorks装配模型转换为虚拟装配模型,提出把虚拟装配系统模型转换划分为零件模型转换和装配约束模型转换两部分．使用虚拟仿真标准格式OpenFlisht数据库表达零件的层次化模型,采用面向对象的层次化模型表达零部件间的装配约束模型,零件模型和装配约束模型通过结点编号实现映射．在基于OpenGL Performer的虚拟装配系统中实现了装配模型的重构,实例研究表明该方法简单有效,具有可扩展性．     

基于本体的协同装配关系模型

为提高协同装配的智能化和自动化程度,提出一个基于本体的协同装配关系模型.通过本体定义领域内的语义概念和属性关系,为协同装配时所需的连接特征、相交特征和空间约束关系的语义描述提供一个形式化的表达;通过Web本体语言和语义网规则语言实现装配信息的自动推理,可以动态的获取协同装配时所需的装配信息,并且能够将隐含的约束关系一起获取.通过本体技术构建协同装配关系模型为协同装配提供了一个统一的框架,具体实例表明,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,使协同装配有效进行.     

协同装配建模关键技术的研究

装配接口表达方案和协同装配模型修改实时传播机制是协同装配建模研究的重点.本文研究了协同装配建模过程中产品各组件之间的关联关系,提出了新的装配接口表达方案,该方案信息全面,有利于实现协同装配建模;XML语言具有局部更新能力,可采用基于语义传输的方法,能解决三维实体模型传输数据量大、系统不能及时响应的问题,利用XML对装配接口表达进行定义,通过对XML解析实现了装配模型修改的实时传播控制;最后,在协同装配建模环境下给出了修改信息的实时传播系统体系框架.     

虚拟装配的研究综述与分析(II)

虚拟装配是近年来兴起的重要研究方向,为了对虚拟装配技术的研究状况进行全面的综述和分析,介绍了几种典型的虚拟装配系统,分析了其功能和组成.并探讨了虚拟装配主要研究内容的研究概况,主要从CAD系统和虚拟装配系统之间的数据转换技术、利用VR的交互式装配规划技术、基于几何约束的虚拟装配/拆卸过程仿真技术等七个方面进行分析.最后指出了目前系统开发和应用方面存在的主要问题和不足,并给出了将来发展的主要方向.     

基于联结语义的概念结构建模方法研究

针对零件结构中几何元素与附着于几何元素之上的设计意图的统一表示问题，提出了基于联结语义的概念结构建模方法.该方法在零件概念结构抽象和分解的基础上，以更符合设计者表达习惯的语义形式简洁地表示零件结构间的约束关系.分析了在结构设计过程中的联结语义及其蕴涵的约束信息，建立了联结语义的约束规则集描述方法.采用联结语义关联图给出了面向概念设计的零件结构模型，实现了结构联结约束信息的抽象表达.实例研究结果表明，该建模方法使设计者可以更直观、自然地在高层次的语义层表达产品设计信息，实现工程语义的形式化表述.     

装配设计描述语言

提出基于二叉树和虚链的装配模型 ,设计实现了用于描述产品装配模型的语言ASEL(AssemblyLanguage) ,该语言基于参数化的零件库系统 ,以过程语言方式表达产品的装配模型 ,从而使产品的装配设计与特定的CAD系统无关 ,通过语言解释模块可在多种CAD系统下解释生成装配体。     

Realization Techniques of Virtual Assembly Process Planning System

The key realization techniques of virtual assembly process planning （VAPP） system are analyzed, including virtual assembly model, real-time collision detection, automatic constraint recognition algorithm, cable harness assembly process planning and visual assembly process plan at the workshop. A virtual assembly model based on hierarchical assembly task list （HATL） is put forward, in which assembly tasks are defined to express component assembling operations and are sequentially and hierarchically organized according to different subassemblies, which can perfectly model the construction process of product, And a multi-layer automatic geometry constraint recognition algorithm of how to identify assmbly constraint relations in the virtual environment is proposed, then a four-layer collision detection algorithm is discussed. A VAPP system is built and some simple mechanical assemblies are used to illustrate the feasibility of the proposed method and algorithms.     

装配工艺的自动生成与评价

装配工艺的生成和评价是一个重要而复杂的问题,为此,提出了装配层状关系模型,要用割集法和与／或图产生可行装配顺序,讨论了装配作业时间的计算方法,提出了从装配生产调度的角度来评价装配顺序的方法,给出了二级圆柱齿轮减速器装配工艺规划的应用实例。     

模具机械手工位动作的运动学仿真

以模具机械手为研究对象,在商用CAD软件环境下设计了模具机械手的机械结构和各部件的三维实体模型,并利用虚拟装配技术完成模具机械手的虚拟装配,得到了机械手的虚拟装配模型.以此为基础进行了模具机械手的运动学仿真分析,以对各零部件和整机的虚拟装配模型实施静态干涉检验,验证了模具机械手结构设计的合理性,从而为自动化模具制造生产线设计和实施提供可靠的数据资源.     

一种新的基于OBDD的装配序列推理方法

根据机械装配序列推理的特点,对PADL-2提供的CAD模型数据进行简化处理,再结合有序二叉决策图(OBDD-Ordered Binary Decision Diagram),建立了一种新的装配体模型.基于此模型,可以通过一系列的OBDD符号运算完成装配操作的可行性判断,从而实现了装配序列的推理.这种推理方法容易实现计算机化和自动化,是对文献[6]中推理方法的一种改进.通过对实例的实现和分析证明了该方法是切实可行的.     

基于数字孪生的飞机总装生产线建模

为了实现飞机制造企业总装生产线车间物理空间与信息空间的实时交互与深度融合,通过分析飞机总装生产线组成单元与生产业务逻辑,提出基于数字孪生的飞机总装生产线车间建模框架. 从“人、机、料、法、环、测”六维视角出发,阐述生产线关键要素建模与实现,并提出飞机总装生产线三维可视化及信息集成平台实现技术流程. 在CATIA中建立车间三维数字模型,基于浏览器和WebGL技术建立虚拟空间,通过采集生产现场过程数据实现物理实体向虚拟空间的实时映射. 以某型飞机总装生产线车间为例,实现总装现场与虚拟可视化的同步映射、WebServices服务、信息查询服务及装配工艺过程查询服务,有效提高作业效率并为工作人员决策提供科学参考.     

水蒸汽喷射式真空泵的CAD

介绍了水蒸汽喷射式真空泵CAD软件的体系结构,着重论述了喷射式真空泵参数优化、参数化绘图及两维零件图自动装配的实现方法。     

Method of Measuring Fixture Automatic Design and Assembly for Auto-Body Part

A method of 3-D measuring fixture automatic assembly for auto-body part is presented. Locating constraint mapping technique and assembly rule-based reasoning are applied. Calculating algorithm of the position and pose for the part model, fixture configuration and fixture elements in virtual auto-body assembly space are given. Transforming fixture element from itself coordinate system space to assembly space with homogeneous transformation matrix is realized. Based on the second development technique of unigraphics（UG）, the automated assembly is implemented with application program interface （API） function. Lastly the automated assembly of measuring fixture for rear longeron as a case is implemented.