基于STEP的虚拟装配技术的研究与实现

论文摘要

虚拟装配技术是虚拟现实技术在制造业领域中的典型应用,相对于传统装配技术而言,该技术能够降低生产成本、提高产品质量和生产效率,因此虚拟装配技术成为了近年来CAD/CAM相关领域的研究热点之一。作者在分析现有研究成果的基础上,设计了基于STEP的虚拟装配整体技术路线,重点对零件模型信息提取、零件模型数据转换和虚拟装配评价这三个关键技术环节进行了研究和实现。作者采用了基于STEP的方式来实现零件模型信息提取,该方法能够地完整保留零件模型的拓扑信息,为更好地实现后续技术环节奠定了扎实的基础;基于对零件模型表面精度可控制的三角剖分结果生成VRML格式数据,完整准确地实现了零件模型在虚拟环境中的重构;对于虚拟装配的评价,作者研究和实现了零件模型操作过程中动态碰撞检测和装配结果精确干涉检查,同时对基于装配语义的装配结果优化进行了初步的探索和研究。在上述研究成果的基础上,作者实现了一个基于Web的虚拟装配原型系统,并在此系统基础上给出了部分算例,算例结果表明了作者研究成果的正确性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟现实技术
• 1.2 虚拟装配技术的发展
• 1.2.1 传统的装配技术
• 1.2.2 虚拟装配技术
• 1.2.3 虚拟装配技术国内外研究现状
• 1.3 论文选题背景、研究内容、目的和意义
• 1.4 论文结构
• 第二章 虚拟装配技术路线分析
• 2.1 引言
• 2.2 虚拟装配技术路线概述
• 2.3 基于STEP 的虚拟装配技术路线
• 2.4 小结
• 第三章 基于STEP 的零件模型数据提取
• 3.1 引言
• 3.2 STEP 标准研究
• 3.2.1 STEP 标准简介
• 3.2.2 STEP 标准中的几何和拓扑
• 3.2.3 STEP 标准实现方式
• 3.3 基于STEP 的数据库实现技术路线分析
• 3.4 EXPRESS 数据模式到关系数据库模式的映射
• 3.4.1 基本数据类型的映射
• 3.4.2 实体数据类型的映射
• 3.5 STEP 中性文件的数据转换
• 3.5.1 STEP 中性文件结构
• 3.5.2 STEP 中性文件的词法分析
• 3.6 小结
• 第四章 零件模型表面剖分和VRML 格式数据生成
• 4.1 引言
• 4.2 ACIS 三维几何造型引擎
• 4.2.1 ACIS 简介
• 4.2.2 ACIS 应用接口
• 4.2.3 ACIS 中的几何和拓扑
• 4.3 虚拟现实建模语言VRML
• 4.3.1 VRML 简介
• 4.3.2 VRML 工作原理
• 4.3.3 Java 对VRML 的扩展
• 4.4 零件模型表面三角网格剖分
• 4.4.1 零件模型在ACIS 中的重建
• 4.4.2 零件模型表面三角网格剖分过程
• 4.4.3 零件模型表面三角网格剖分结果的提取
• 4.5 VRML 文件生成
• 4.6 算例
• 4.7 小结
• 第五章 虚拟装配评价
• 5.1 引言
• 5.2 虚拟装配环境的建立
• 5.2.1 显示模型坐标空间
• 5.2.2 装配模型坐标空间
• 5.3 面向虚拟装配的碰撞检测
• 5.3.1 碰撞检测方法概述和分析
• 5.3.2 OBB-Tree 算法概述
• 5.3.3 装配路径中的动态碰撞检测
• 5.3.4 装配结果的精确干涉检查
• 5.4 基于简单装配语义的优化
• 5.4.1 装配语义概述
• 5.4.2 零件模型的特征提取和匹配
• 5.4.3 装配几何约束确定
• 5.5 本章小结
• 第六章 原型系统的设计与实现
• 6.1 引言
• 6.2 系统技术流程
• 6.3 原型系统的实现
• 6.4 系统运行典型实例
• 6.4.1 零件模型的导入和浏览
• 6.4.2 零件模型的操作和动态碰撞检测
• 6.4.3 零件模型的精确干涉检查结果
• 6.4.4 基于装配语义的装配结果优化
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 进一步研究工作的展望
• 参考文献
• 攻读学位期间出版或公开发表的论著、论文
• 致谢
• 详细摘要