虚拟环境下可视化互动装配技术研究

作     者：潘鸿彬 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何汉武

授予年度：2006年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：虚拟环境 虚拟装配 装配过程仿真 EON 

摘      要：在三维可视化互动虚拟装配环境里,设计人员通过各种感知手段对产品装配模型进行操作和规划,可以更充分地利用人的装配经验、发挥人的创造性,达到优化装配过程和检验可装配性的目的。本文对虚拟装配的部分关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,完成了原型系统的初步开发。具体研究工作如下: (1)分析了可视化互动装配系统的设计目标,对系统的各模块功能和系统输出进行了描述,研究了系统的技术方案和系统的开发平台。 (2)研究了交互式虚拟装配中存在的几个关键技术问题,即虚拟装配环境的构建、装配建模、三维可视化及交互控制技术、碰撞检测技术、装配规划技术和装配信息的记录。结合原型系统的开发过程,给出了关键技术的实现方案。该方案利用三维CAD软件SolidWorks将零部件组装成完整的装配体,通过Eon所提供的转换接口将模型导入到虚拟装配环境中;再利用事件驱动与路由机制实现了装配元件的三维可视化及交互控制;在元件拆卸过程中,利用EON中的ConvexCollision碰撞检测节点及ConvexCollisionManager碰撞检测管理节点来保证了拆卸路径的有效性;将装配规划的操作以一个数据链表来记录,每一个零件的装/拆关键点用一个链表节点来表示。 (3)对三维可视化互动虚拟装配过程规划及仿真进行了详细的研究,建立了装配过程的基本数学模型,分析了装配过程仿真的基本原理,给出了装配过程规划及仿真的设计思想和实现方法,包括装配顺序的生成、元件拆卸过程的运动约束、装配仿真过程的实现等。以拆卸法为装配规划的基本方法,通过人机交互的方式对零部件的装配序列与路径进行调整,并通过用户的经验知识及拆卸过程的实时碰撞检测等手段,保证了拆卸路径的有效性。对交互式拆卸的结果进行求逆即得到装配序列及路径,并以文件的形式输出;最后以输出结果为仿真模块的输入数据,实现对装配体进行装配过程仿真,以可视化的方式向用户直观的展示装配体在用户所指定的装配序列与路径下的可装配性。