虚拟装配技术

【摘 要】虚拟装配技术是虚拟现实技术、计算机仿真技术等多种先进技术在制造装配领域的综合应用,与一般的装配仿真、基于虚拟现实技术的装配仿真相比较,具有更大的智能性和优越性,可完成或者支持装配过程的可视化或装配工艺的规划,极大提高机械设计和制造的效率。

【关键词】虚拟装配技术机械设计机械制造计算机辅助设计

传统的计算机辅助装配系统输入输出设备是二维的,而机械虚拟装配技术的输入输出设备是三维的。在虚拟的产品装配环境中,设计人员如身临现实的装配环境,全方位的感受到装配过程,眼可看到、手可摸到虚拟的零件,通过手势、声音等智能设计完成产品的虚拟装配,同时对产品的可装配性做出直接的判断、评定或者修改。

1 虚拟装配技术

1.1常见的虚拟装配系统结构

常见的虚拟装配系统结构一般分为4个模块:模型模块、用户交互模块、环境虚拟模块和输出模块。

(1)模型模块:功能是通过将零件的相关数据信息,包括几何模型、物理特征、零件的公差等,以及产品的装配模型,输入到虚拟装配系统里,生成需要的虚拟零件模型。

(2)用户交互模块:即各种虚拟外部设备和其支持系统,通常有麦克风、数据手套、光栅眼镜、数据衣、头盔式显示器等。装配技术人员利用这些虚拟外部设备与虚拟装配系统进行人机交互,进行虚拟装配的各种操作。

(3)环境虚拟模块:是虚拟装配系统的核心,包括各种虚拟现实算法、虚拟装配环境配置、虚拟装配环境生成、虚拟零件模型、虚拟装配工具包以及虚拟外部设备驱动系统。其中,虚拟现实算法主要包括干涉检验算法、多细节层次模型自动生成算法;虚拟装配环境配置即对装配环境进行配置,包括坐标系的设定、定位、光照设置等;虚拟环境生成即生成虚拟环境所需的视觉、听觉和触觉信息等,利用各种优化算法对虚拟环境进行优化,以保证系统的实时性,为装配技术人员创造犹如现实的虚拟装配环境;虚拟装配工具包是由cad系统创建的各种装配工具的几何模型转换得到的虚拟工具模型;虚拟外部设备驱动即各种虚拟外部设备的驱动程序。

(4)输出模块:输出零件装配轨迹、干涉检查报告、零件装配顺序文件、装配过程动画以及产品的虚拟模型。其中,零件装配轨迹可用来指导装配机器人的操作运动轨迹;干涉检查报告为产品设计更改提供参考,如:更改零件尺寸、形状或者更改产品的结构;装配顺序文件用于指导制定装配工艺;装配过程动画用于培训装配人员。

1.2虚拟装配系统中的装配环节

在虚拟装配系统中,装配人员置身虚拟装配环境中,通过人机交互,利用虚拟外部设备对零件进行虚拟操作,完成产品的虚拟装配。此过程分为三个环节:准备环节、虚拟装配环节和输出环节。

(1)准备环节,主要是构建零件的虚拟模型。零件的虚拟模型即包括零件的工程设计信息、零件物理属性信息以及零件虚拟几何模型。零件的工程设计信息即是那些体现设计者装配意***的几何元素,物理属性信息即是对虚拟对象物理特性的描述,零件的虚拟几何模型则描述了虚拟零件的外观、几何形状,通过cad系统生成的零件几何模型转换而来。工程设计信息体现的几何元素附加到零件的虚拟模型,可以保证虚拟零件在虚拟的环境下按照设计者的意***完成零件间的定位和约束,零件物理属性信息与虚拟几何模型相结合则可以在虚拟环境中再现现实中的零件模型。

(2)虚拟装配环节。首先,主要是对虚拟装配系统进行一些配置和环境设置,即构造虚拟装配环境,设置坐标系统以及灯光光照,构造工作台和调入所需装配工具,检查虚拟外部设备工作状况;其次,装配技术人员进行产品的虚拟装配。装配技术人员运用各种虚拟外部设备,直接与虚拟零件和虚拟环境进行人机交互,按照设计人员的设计意***进行装配。在这过程,系统记录装配的各种信息,如零件的装配顺序、装配轨迹、干涉情况以及装配技术人员发现产品设计存在的问题等,并生成各种报告供有关工程技术人员备用。

(3)输出环节。获得的虚拟装配的结果主要是零件扫掠轨迹、零件装配顺序文件、零件装配轨迹文件、装配过程动画文件,还有零件干涉情况报告、产品的虚拟装配模型,这些结果都以一定的格式进行记录,并可以与其他机械工程系统进行数据交换。总之,机械工程人员在虚拟环境中对设计的产品进行虚拟装配,可以现实地感受他们自己或者他人设计的产品的科学性和可行性,及时发现设计中的种种问题。而且虚拟装配系统输出各种技术文档,能够给工程技术人员在设计和装配中有更多的参考,从而使决策准确率更高。

2 虚拟装配技术的特点

虚拟装配系统突出人的因素在虚拟装配中的重要性,尽量将装配技术人员的经验、专业知识融入装配系统。在虚拟装配过程,不仅要验证产品设计和装配的可行性,即可装配,还要寻找、验证设计和装配的科学性,即定出最优的设计方案和装配顺序。因此,虚拟装配技术可称为人机一体的装配智能系统。主要表现为以下几个不同的方面:

(1)人机交互手段不同。传统系统下的产品装配,是鼠标和键盘等二维输入设备,技术人员只能通过计算机的二维屏幕感受产品模型。虚拟装配技术系统中交互手段是麦克风、数据手套、光栅眼镜、数据衣、头盔式显示器等三维设备,装配技术人员可以直接操作虚拟零件进行虚拟装配,通过视觉、触觉和听觉等立体地感受装配过程,犹如现实中的装配。

(2)装配过程不同。在传统系统下,装配技术人员是通过鼠标拾取零件模型上的几何元素,根据菜单指定两个零件的约束关系,让系统自动计算两个零件间的位置关系,然后进行几何变换将待装配零件移动到目标位置,完成装配。在这过程中,装配技术人员无法感受到装配过程,系统也不能按照一条没有碰撞的路径将待装配的零件移动到目标位置。传统系统中不考虑零件间的干涉,如按照传统环境下的装配顺序来制定现实的装配顺序,往往是不可行的。在虚拟装配技术系统中,装配技术人员直接抓取虚拟零件,沿着一条没有碰撞的、优化的路径将待装配零件移动到目标位置,检测零件之间的干涉情况,并且融入了装配技术人员的经验、专业知识,由此获得的装配顺序一般是可行的和优化的。

(3)对设计和装配技术人员的反馈支持力度不同。在传统的系统中,设计和装配技术人员对产品进行装配建模得到的只是产品的数字模型,信息量很少,获得的反馈支持力度较小。在虚拟装配系统中,设计和装配技术人员可以得到零件扫掠轨迹、零件装配顺序文件、零件装配轨迹文件、装配过程动画文件,还有零件干涉情况报告、产品的虚拟装配模型等大量信息,获得的反馈支持力度比较大。

3 结束语

机械虚拟装配技术是虚拟现实技术、计算机仿真技术、三维网络技术等多种先进技术在制造装配领域的综合应用,与一般的装配仿真、传统cad系统下的装配相比较,具有更大的智能性和优越性,可完成或者支持装配过程的可视化或装配工艺的规划,极大提高机械设计和制造质量,而且大大降低了机械设计和制造的周期和成本。

参考文献:

[1]马竞.虚拟制造技术研究概况综述[j].机械制造技术,2005,(10).

[2]张继伟.影响零件可装配性的几何特征及其识别[j].机械科学与技术,2006,(2).

[3]刘刚.面向虚拟装配的装配建模技术[j].制造业自动化,2006,(06).

[4]刘振宇.虚拟现实环境下产品装配定位导航技术研究[j].中国机械工程,2007,(1).

虚拟装配技术

转载请注明出处学文网 » 虚拟装配技术

学习

计算机辅助质量管理

阅读(24)

本文为您介绍计算机辅助质量管理,内容包括计算机辅助质量管理系统的作用,计算机辅助质量管理全称。关键词:质量管理质量管理系统计算机辅助

学习

民航甚高频通信互调干扰

阅读(29)

本文为您介绍民航甚高频通信互调干扰,内容包括民航通信频率表,民航vhf话音通信工作频率。[论文关键词]甚高频互调干扰三阶互调干扰

学习

林则徐的家风家教和家训

阅读(38)

本文为您介绍林则徐的家风家教和家训,内容包括林则徐的家风家教,林则徐家风家训名句。20世纪60年代,台湾有一本被称为“确立新传记的典范”的《林则徐传》,作者是林则徐玄孙林崇墉。他概括林则徐成长过程中的家风特点和林公本身的性格时用

学习

太极步的练法

阅读(19)

本文为您介绍太极步的练法,内容包括太极步慢动作教学,太极养生步神仙步。很多太极拳爱好者把太极拳酷似猫科动物下腿柔韧而稳健之步态称为“猫行步”或“太极步”。猫有四条腿,走路时提起一条腿还有三条腿支撑。人则不然,提起一条腿,只剩下

学习

试论整体与部分和的三种关系

阅读(23)

摘要:通过新释“整体等于部分和”,及论述“整体小于部和”产生的主要原因,强调说明整体与部分和的关系除了“大于”之外,还应包括“等于”和“小于”。从而引起人们需要重视“整体等于部分和”与“整体小于部分和”的存在。

学习

财务风险管控问题及管控策略

阅读(18)

本文为您介绍财务风险管控问题及管控策略,内容包括财务风险管控措施及效果,风险管控的原则是上一级负责管控。一、引言

学习

不可或缺的技术支撑

阅读(19)

本文为您介绍不可或缺的技术支撑,内容包括技术支撑格言与感悟,技术支撑的难点。如果说“+互联网”是实体商业最有力的臂膀与助力,那么这其中离不开的必定是足够强大的技术支撑。

学习

关于宁夏回汉通婚现象的调查研究――同心县为例

阅读(35)

本文为您介绍关于宁夏回汉通婚现象的调查研究――同心县为例,内容包括宁夏回族与汉族婚姻方面的区别,宁夏能和其他地方通婚吗。【摘要】本文以宁夏同心县为研究对象,运用问卷调查法、访谈法、个案法等调查方法,发放100份问卷,回收80份问卷,

学习

应收账款款龄分析方法探讨

阅读(26)

本文为您介绍应收账款款龄分析方法探讨,内容包括应收账款账龄分析表怎么分析,应收账款账龄分析表。摘要:在信息飞速发展的经济时代,在企业的健康持续发展中,应收账款非常重要,它在企业中大量的存在着,对其进行账龄分析是财务分析工作中的一个

学习

空白试验对实验室质量控制的影响

阅读(18)

本文为您介绍空白试验对实验室质量控制的影响,内容包括空白试验的目的是校正什么误差,空白试验为什么能消除系统误差。摘要:空白试验是实验室质量控制一个十分重要的环节,其准确性,对提高检测结果的准确度是至关重要的。本文讨论了空白试验

学习

中外文化交流

阅读(32)

本文为您介绍中外文化交流,内容包括中外文化交流全集,中外文化交流事件。作者简介:王志永(1986—),男,河南许昌人,江西师范大学历史文化与旅游学院2011级世界史在读研究生,研究方向:美国史。

学习

迷失自己作文400字

阅读(25)

本文为您介绍迷失自己作文400字,内容包括寻找迷失的自己为题材作文,迷失的情感作文400字。好累,我似乎失去了自己。我忘记了自己在哪里,心请告诉我,脑子里闪过一幅幅场景,篮球场上;足球场上;教室中。好累,漂亮的投篮,大力的调射,同学们嬉闹。一幅

学习

全预混燃烧技术在燃气具中的应用原理

阅读(23)

本文为您介绍全预混燃烧技术在燃气具中的应用原理,内容包括全预混燃烧器能用液态燃气吗,燃气预混式燃烧器结构原理。随着世界经济的高速发展,能源问题日益突出,高效节能环保是当今全球都非常关心的主题和家电产业的发展方向。全预混燃烧

学习

浅谈桥梁养护技术

阅读(27)

本文为您介绍浅谈桥梁养护技术,内容包括桥梁养护技术规范,桥梁养护新技术。摘要:随着交通运输业的快速发展,中国汽车工业迅猛发展,各种大型车辆如雨后春笋般行驶在各种道路上,给现有桥梁造成很大的负担,做好公路桥梁养护是养护部门的重要职责

学习

泥鳅池塘养殖技术

阅读(28)

本文为您介绍泥鳅池塘养殖技术,内容包括大冶泥鳅池塘养殖,池塘土工膜养殖泥鳅。摘要介绍泥鳅池塘高产养殖技术,包括养殖条件、池塘清整、放养、饲养、日常管理、疾病防治等方面内容,以为养殖户提供参考。

学习

客车铰接系统技术逻辑安全

阅读(23)

本文为您介绍客车铰接系统技术逻辑安全,内容包括客车铰接棚有什么作用,铰接式客车驱动方式。作者介绍:GaborKokesch博士是欧洲著名的客车铰接系统(ArticulationSystems)设计专家,这篇文章是根据他在大学讲课教案整理翻译而成,他通过对世界各

学习

热转印技术的发展及应用

阅读(35)

本文为您介绍热转印技术的发展及应用,内容包括热转印技术的优点缺点有哪些,热转印技术。摘要:热转印技术(thermalTransferOverprinter)是标志行业的新秀,热转印技术最先应用在织物转移的印花生产中,随着经济的发展,科学技术的快速进步,热转印技

学习

科学技术哲学研究

阅读(29)

本文为您介绍科学技术哲学研究,内容包括科学技术哲学经典研读,科学技术哲学是研究什么的。1.科学主义的六种标签苏珊·哈克,刘杰

学习

浅析排球扣球技术

阅读(35)

本文为您介绍浅析排球扣球技术,内容包括排球起跳扣球训练方法,正确的排球扣球步骤多选题。摘要:扣球是攻击性最强的基本技术,是完成战术配合的最后一个技术动作。扣球技术的好坏是决定胜负的关键,在比赛中站有重要的地位。它不紧是得分、得

学习

高级投篮技术

阅读(19)

本文为您介绍高级投篮技术,内容包括高级篮球投篮,高清布克投篮技术。1.勾手投篮