论文摘要
虚拟装配基于虚拟现实技术,在虚拟空间中构建产品的虚拟样机,使操作者身临其境的对产品设计的合理性和规范性、装配的可行性和难易度等因素开展可感知的验证研究。这对提高产品的研发速度,降低装配测试和培训成本,具有重要意义。然而,当前大多虚拟装配系统中,缺少公差等工程语义信息和装配规划辅助信息,造成系统普遍存在“仿而不真”和“装配无序”的现象,无法大规模推广实用。本文针对虚拟装配中的关键技术进行研究,并以某型号船用发动机为应用背景,仿真验证了所提的各项研究内容。研究带公差信息的零部件模型构建与公差信息可视化的方法。在传统零部件模型层次结构基础上,提出了公差信息层和工程辅助信息层结构定义,给出了模型各层次间信息的提取和映射方法。论述了零部件静态公差和动态公差的表述方式和应用范围,给出了静态公差与零部件的随动变换计算方法。研究带公差信息的零部件模型问的碰撞检测方法。提出了基于体分解的空间层次包围体表达方法,给出了压缩包围体冗余空间的算法。结合空间剖分技术,对装配局部空间进行剖分遍历,快速检测发生包围盒重叠区域。给出碰撞穿透深度的计算方法,依据此深度值与零部件公差范围进行比对,从而产生不同的碰撞响应策略。研究了零部件模型约束定位和多约束动态管理的方法。给出了模型间约束与几何元素的对应关系,约束几何元素间的距离及角度计算方法,约束识别的准则,及自由度归约与冗余约束检测的方法。给出了三类复合约束的定位方法,提出了约束动态管理的方法。研究了智能装配序列规划与装配仿真相结合的方法。提出了基于蚁群和遗传混合算法求解序列规划的方法。采用最佳融合策略,动态的调度两种算法的执行。提出了综合装配成本的概念,在计算中将装配中的工具变更,方向改变以及自定义装配因素考虑在内。给出了最优序列与装配仿真系统相结合的方法,将仿真装配中产生的问题作为装配准则,反馈给寻优算法,对其后续计算产生影响。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 题目来源及研究意义1.1.1 题目来源1.1.2 研究意义1.2 虚拟装配技术概论1.2.1 虚拟装配技术的提出1.2.2 国内外研究概况1.2.3 虚拟装配关键技术1.2.4 本文研究的主要问题1.3 本文章节安排第2章 虚拟装配中基于公差表达的零部件建模方法2.1 带公差信息的零部件建模要求2.1.1 一般模型构建的基本要求2.1.2 带公差信息的模型构建基本要求2.2 带公差信息的零部件建模方法2.2.1 带公差信息的模型层次结构2.2.2 带公差信息的模型建模优点2.3 带公差信息的零部件模型实现方法2.3.1 模型信息的提取2.3.2 层次间的映射2.3.3 公差信息的表述2.3.4 模型层次构建算法2.4 虚拟装配中带公差零部件模型构建实例2.5 小结第3章 虚拟装配中基于公差约束的碰撞检测方法3.1 问题的描述3.2 虚拟零部件模型表达3.3 空间包围体的定义3.3.1 构建基于体分解的空间包围体层次3.3.2 冗余面片的索引3.3.3 包围体空间压缩算法3.3.4 碰撞模型的构建3.3.5 静态空间环境的剖分3.4 碰撞检测与碰撞深度的计算3.4.1 碰撞检测3.4.2 碰撞穿透深度和方向的计算3.4.3 公差与穿透范围的比对3.5 仿真效果与实验分析3.6 小结第4章 虚拟装配中约束装配的实现和约束动态管理的方法4.1 约束装配实现的整体流程4.2 约束类型与运动的自由度关系4.2.1 约束中的几何元素与坐标变换4.2.2 约束几何元素间的距离和角度计算4.2.3 约束识别的准则与运动自由度的归约4.2.4 冗余约束的检测与约束的动态管理4.2.5 复合约束的装配方法4.2.6 约束的确认4.3 零部件空间运动约束导航的方法4.3.1 虚拟手与零部件的位姿关系4.3.2 装配意图的识别4.3.3 装配的精确定位4.4 约束装配仿真实例4.5 小结第5章 虚拟装配中基于蚁群遗传混合算法的装配序列规划方法5.1 装配序列规划系统的整体架构5.2 装配规划模型信息的获取5.2.1 装配有向图的定义5.2.2 装配方向干涉矩阵5.2.3 装配优先约束表5.3 基于蚁群遗传混合算法的ASP寻优5.3.1 基于蚁群算法的ASP求解5.3.2 基于遗传算法的ASP寻优5.3.3 基于蚁群遗传混合算法的ASP求解5.4 交互式规划与评价5.4.1 交互式装配规划的流程5.4.2 装配知识评价与自定义装配准则5.5 装配序列规划实例5.6 小结结论参考文献攻读学位期间公开发表论文致谢作者简介
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标签：虚拟装配论文; 公差约束论文; 装配序列规划论文; 仿真应用论文;
