一個基于虛擬現(xiàn)實的裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)

1、一個基于虛擬現(xiàn)實的裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)發(fā)表時間：2005-8-8  e-works專家： 劉檢華 來源：e-works關(guān)鍵字：工藝 虛擬 裝配 信息化調(diào)查找茬投稿收藏評論好文推薦打印社區(qū)分享復(fù)雜產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃是一項費時和艱巨的工作，虛擬裝配工藝規(guī)劃技術(shù)的出現(xiàn)為產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃提供了一條新的有效途徑。文中提出一個實用的集成化VAPP系統(tǒng)，介紹了VAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并對CAD系統(tǒng)到VAPP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、虛擬產(chǎn)品裝配模型、裝配過程中知識輔助決策、線纜裝配工藝規(guī)劃、裝配現(xiàn)場可視化等VAPP系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了論述。目前VAPP系統(tǒng)已經(jīng)在航天產(chǎn)品的裝配工藝設(shè)計中得到試用，取得了良好效果

2、。    一、引 言        九十年代中期，“虛擬產(chǎn)品開發(fā)（Virtual Product Development, VPD）”技術(shù)的出現(xiàn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。VPD的基本思想就是通過計算機虛擬模型來模擬和預(yù)測產(chǎn)品功能、性能及可加工性等，在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，人們可以在計算機的“虛擬”環(huán)境中構(gòu)思、設(shè)計、制造、測試和分析產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品在TQCSE方面存在的重大問題。        虛擬裝配規(guī)劃技術(shù)是VPD的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的裝配規(guī)劃

3、相比，虛擬裝配工藝規(guī)劃具有以下兩個明顯的特點：其一，設(shè)計者可通過三維輸入設(shè)備，直接對零部件進行三維裝配操作，因此非常直觀，且具有較高的交互性，能最大限度地發(fā)揮人的創(chuàng)造力；其二，三維立體顯示能讓設(shè)計者像在真實世界中一樣觀察物體，因此能及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)裝配工藝設(shè)計中存在的問題，從而提高產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計效率和質(zhì)量。        二、系統(tǒng)研究背景分析        目前，虛擬裝配規(guī)劃技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一些進展1,2，但總的來說，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品裝配規(guī)劃的時間還不長，各種理論

4、和方法還不成熟，導(dǎo)致虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)的工程實際應(yīng)用程度不高，其原因主要集中在以下幾個方面：        （一）目前對虛擬裝配規(guī)劃的研究還局限于虛擬裝配規(guī)劃本身，如虛擬裝配建模、裝配順序規(guī)劃、裝配路徑規(guī)劃等，沒有考慮虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，而虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)作為“VPD”的一部分，應(yīng)該考慮與虛擬產(chǎn)品開發(fā)的其它部分的集成。        （二）目前的虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)中，大多采用完全沉浸式的虛擬環(huán)境。在虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)中，完全沉浸式的虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)不一定很理想。因為在

5、虛擬裝配規(guī)劃的過程中有很多文字信息（或數(shù)據(jù)）需要輸入和顯示。在完全沉浸式的虛擬環(huán)境中，處理大量的ASCII碼信息比較困難。但另一方面，沉浸式虛擬環(huán)境在觀察、體驗、分析和評價裝配工藝設(shè)計方面還是具有明顯的優(yōu)勢。因此，如何將沉浸式和非沉浸式的裝配環(huán)境相結(jié)合，在目前的技術(shù)條件下對提高虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)的實用性顯得非常重要。        （三）現(xiàn)行的虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)大都采用多邊形面片模型進行產(chǎn)品的信息表達，而采用多邊形面片模型丟失了CAD模型中大量的工程語義信息，使得虛擬裝配系統(tǒng)難以捕捉和維護產(chǎn)品的設(shè)計意圖與產(chǎn)品設(shè)計約束等工程信息，同時也為表

6、達和確定零件間的裝配關(guān)系帶來了困難。        （四）虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)中的碰撞檢測算法除了要具有實時性以外，還需考慮多邊形模型表達對碰撞檢測的影響。例如，圓柱孔中插入等半徑的圓柱軸時，會檢測到軸孔之間發(fā)生碰撞干涉（由于多邊形表達中圓柱面已近似地表達為棱柱面），這就導(dǎo)致等半徑的軸孔在虛擬裝配環(huán)境中無法進行裝配。因此，基于虛擬裝配的實時碰撞檢測給虛擬環(huán)境下的碰撞干涉檢測算法帶來了新的問題。        （五）目前虛擬裝配系統(tǒng)普遍缺乏對裝配公差進行分析與綜合的手段，對于某些關(guān)

7、鍵配合環(huán)節(jié)（如孔軸過盈配合），沒有優(yōu)化配合的手段，導(dǎo)致實際產(chǎn)品的裝配精度不高。        （六）現(xiàn)有的虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)大多只考慮剛體零部件裝配工藝規(guī)劃，很少考慮線纜等柔性體的裝配工藝規(guī)劃。而線纜類零件的裝配在航空、航天、汽車、計算機、家用電器等產(chǎn)品中占有很大的比重。實際上，線纜裝配過程的不規(guī)范及可靠性問題是影響機電產(chǎn)品裝配質(zhì)量的一個重要原因，甚至成為影響工程系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。        筆者針對以上造成虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)實用性不高的因素，并結(jié)合“十五”總裝預(yù)先研究資助項目

8、“數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)”，以及國防某企業(yè)的合作項目“虛擬裝配工藝與工裝設(shè)計及其信息管理系統(tǒng)” 等項目的具體需求，以實用、集成為出發(fā)點，自主開發(fā)了虛擬裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)VAPP（Virtual Assembly Process Planning），該系統(tǒng)能夠在產(chǎn)品設(shè)計階段基于三維數(shù)字化實體模型實施數(shù)字化預(yù)裝配，生動直觀地規(guī)劃與驗證裝配工藝過程，從而提高產(chǎn)品裝配的一次成功率。        三、體系結(jié)構(gòu)        虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)是在一定的體系上構(gòu)成和運行的，體系的優(yōu)劣直接關(guān)系到虛

9、擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)開發(fā)的成敗。系統(tǒng)的、合理的虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，不僅應(yīng)把虛擬裝配規(guī)劃過程中的各個環(huán)節(jié)有機地集成起來，同時，虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)作為虛擬產(chǎn)品開發(fā)的重要組成部分，也需要在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）的統(tǒng)一控制下運行，從而實現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)全過程的信息、功能和過程集成。同時該體系應(yīng)具有層次化的控制方法和“即插即用”的開放式結(jié)構(gòu)，具有較好的可擴展性。        VAPP系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由4層組成，分別是人機交互層、應(yīng)用層、核心服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。    （一）人機交互層：人機交互層主要實

10、現(xiàn)設(shè)計者與VAPP系統(tǒng)的信息交流，主要包括虛擬外設(shè)數(shù)據(jù)的讀取，裝配規(guī)劃過程中裝配操縱指令和參數(shù)的輸入、虛擬場景的漫游等。    其中，命令解釋器負責(zé)對用戶指令進行解釋，并調(diào)用應(yīng)用層相應(yīng)模塊進行相關(guān)處理。通過命令解釋器的轉(zhuǎn)發(fā)，使人機交互層具有較好的可擴展性。        （二）應(yīng)用層：包括CAD數(shù)據(jù)接口、裝配順序規(guī)劃、裝配路徑規(guī)劃、裝配知識管理、零部件選擇裝配、裝配工藝后處理、裝配信息管理和裝配現(xiàn)場動畫瀏覽等模塊組成。VAPP系統(tǒng)支持設(shè)計者進行面向過程的裝配建模，并通過裝配約束關(guān)系的自動識別來實現(xiàn)零部件的

11、精確定位，同時實時干涉檢測能夠保證裝配路徑的有效性。另一方面，VAPP系統(tǒng)將虛擬裝配建模的過程進行記錄，并通過裝配工藝后處理模塊，形成對實際裝配操作有指導(dǎo)意義的裝配工藝卡片和裝配過程動畫。        （三）核心服務(wù)層：主要為應(yīng)用層提供底層支撐。包括碰撞干涉檢測、約束識別、裝配知識輔助決策、運動仿真、場景管理和和行為控制。其中場景管理負責(zé)整個裝配環(huán)境的顯示控制（包括不同物體的方位設(shè)置，隱藏設(shè)置等）。行為控制負責(zé)裝配環(huán)境中不同零部件行為的響應(yīng)控制（如物體間發(fā)生碰撞時的行為），用戶在虛擬裝配環(huán)境中視點的控制以及環(huán)境中發(fā)生相應(yīng)事件時的響應(yīng)

12、控制。        （四）數(shù)據(jù)層：系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層主要包括裝配過程數(shù)據(jù)存儲區(qū)和裝配知識庫兩個部分。其中：裝配過程數(shù)據(jù)存儲區(qū)保存了VAPP系統(tǒng)所有的裝配相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括各零部件的幾何數(shù)據(jù)、屬性信息、管理信息、裝配結(jié)構(gòu)信息、裝配工藝文件描述信息、裝配約束信息、裝配順序、裝配路徑等所有裝配過程信息。裝配知識庫保存經(jīng)過整理的規(guī)范表達的裝配知識，包括零部件裝配優(yōu)先規(guī)則，裝配工藝知識（工具、夾具、工藝方法等）。在系統(tǒng)運行過程中，系統(tǒng)訪問知識庫，可以獲得知識幫助并輔助用戶進行決策。      

13、60; 作為虛擬產(chǎn)品開發(fā)的重要組成部分，VAPP系統(tǒng)是在PDM系統(tǒng)的控制下運行，通過PDM與虛擬產(chǎn)品開發(fā)的其它部分如工裝夾具設(shè)計、CAPP等發(fā)生聯(lián)系，產(chǎn)生的結(jié)果文件如工藝規(guī)劃結(jié)果、裝配設(shè)計反饋意見等也通過PDM發(fā)布出去。        VAPP系統(tǒng)采用半沉浸式的桌面虛擬環(huán)境，即沉浸式和非沉浸式的用戶界面相結(jié)合，沉浸式界面和非沉浸式界面能夠很容易地進行切換。非沉浸式的用戶界面主要基于通常的二維菜單、二維鼠標(biāo)和普通鍵盤。它一般用來完成零部件的管理屬性查詢、虛擬環(huán)境參數(shù)設(shè)置、裝配工藝后處理等功能。而沉浸式的用戶界面則主要基于數(shù)據(jù)手套、位置跟

14、蹤器、三維鼠標(biāo)、立體眼鏡和三維菜單。它能使用戶沉浸到虛擬環(huán)境中，并為用戶提供抓取零部件、移動抓取零部件、旋轉(zhuǎn)抓取零部件、釋放抓取零部件等直接交互裝配操作功能。這種沉浸式和非沉浸式用戶界面相結(jié)合的特點，能方便用戶靈活處理虛擬裝配規(guī)劃中的各種活動或操作，同時也充分發(fā)揮了沉浸式和非沉浸式用戶界面的各自優(yōu)勢。四、系統(tǒng)主要關(guān)鍵技術(shù)        （一）CAD系統(tǒng)到VAPP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題源于虛擬環(huán)境中與CAD環(huán)境中物體描述方法的差異。在VAPP系統(tǒng)中，零件實體是通過簡化的多邊形面片模型（通常為三角形面片模型）來描述的，而不是CAD系統(tǒng)

15、采用的精確的幾何描述。VAPP系統(tǒng)通過對CAD系統(tǒng)進行二次開發(fā)的接口程序，將VAPP系統(tǒng)所需的信息（主要包括裝配體的幾何面片信息、管理屬性信息、幾何特征信息和裝配特征信息等）導(dǎo)出，并在VAPP系統(tǒng)中進行重構(gòu)，實現(xiàn)外部CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)向VAPP系統(tǒng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換3。        （二）虛擬產(chǎn)品裝配模型裝配模型是整個VAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其核心問題是解決如何在計算機中表達和存儲產(chǎn)品裝配信息。虛擬產(chǎn)品裝配模型是一種集成化的信息模型，作為虛擬產(chǎn)品模型的子集，它支持廣義產(chǎn)品設(shè)計中與裝配有關(guān)的活動和過程，能有效地存取所需的各種信息。不僅要考慮裝配零部件

16、的幾何特征、管理屬性信息和物理特征信息，還要考慮裝配工藝信息；不僅要能處理系統(tǒng)的輸入信息，還應(yīng)能處理設(shè)計過程中的中間信息和結(jié)果信息。因此，虛擬產(chǎn)品裝配模型將隨著設(shè)計過程的推進而逐步豐富和完善。VAPP系統(tǒng)的裝配模型主要由管理、物體特征、幾何、拓撲、工程語義和裝配工藝等六部分組成4。        （三）裝配過程中知識輔助決策虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的沉浸性和交互性為設(shè)計人員建立了一個高逼真度的多模式交互規(guī)劃環(huán)境，使其能充分發(fā)揮自身的智慧和經(jīng)驗，但另一方面，由于人機交互操作的增加，可能降低產(chǎn)品裝配規(guī)劃的效率。因此，將虛擬現(xiàn)實

17、技術(shù)與計算機輔助推理相結(jié)合，建立基于虛擬現(xiàn)實的人機協(xié)同規(guī)劃環(huán)境，使裝配工藝規(guī)劃人員能夠在關(guān)鍵和復(fù)雜問題上充分發(fā)揮自己的智慧和經(jīng)驗，而在常規(guī)問題又能充分利用計算機來代替人腦的重復(fù)思考，這對提高裝配規(guī)劃的效率具有實際意義。       VAPP系統(tǒng)提出了將事例性知識和規(guī)則性知識有機結(jié)合來輔助人在虛擬環(huán)境下進行裝配序列規(guī)劃的方法，并提出了裝配順序的遞進分層推理模型（Progressive Hierarchical Reasoning, PHR），將計算機利用幾何層和語義層知識的自動推理與人的主觀決策相結(jié)合，人機交互地來解決裝配序列規(guī)劃問題，使裝配規(guī)劃

18、人員在虛擬環(huán)境下可視化的、快速的進行裝配工藝規(guī)劃。與此同時將規(guī)劃中產(chǎn)生的新的知識經(jīng)驗利用虛擬環(huán)境特有的模式加以記錄、整理再利用，達到裝配知識的良性循環(huán)使用，提高虛擬裝配效率的目的。        （四）選擇裝配VAPP系統(tǒng)通過建立一種對實際加工尺寸的零部件按照加工誤差進行選配的機制，建立相應(yīng)的選配優(yōu)化方法，通過選配，提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量，獲取比較穩(wěn)定的較高裝配精度。        （五）裝配工藝后處理提供一個交互式的裝配工藝卡片的生成環(huán)境，以虛擬裝配工藝規(guī)劃過程中形成的裝配規(guī)劃結(jié)

19、果為主干，補充和完善產(chǎn)品的裝配工藝，形成較為完善的、符合工廠特定格式的裝配工藝卡片。        （六）實時干涉檢測提出一個面向VAPP系統(tǒng)的分層精確碰撞檢測算法，該算法分為四層5：包圍盒層、中間層、面片層、精確層。該算法不僅能滿足虛擬裝配實時性的要求，還能滿足虛擬裝配的精確性要求。        （七）線纜裝配工藝規(guī)劃線纜作為柔性體，其建模與裝配規(guī)劃過程與其它剛性零部件有很大的區(qū)別。根據(jù)虛擬環(huán)境的特點，VAPP系統(tǒng)提出了線纜離散控制點建模技術(shù)，將線纜簡化成由一系列截面中心

20、點（控制點）相連而形成的空間連續(xù)折線段，通過對控制點的操縱實現(xiàn)線纜的三維空間布線。    （八）裝配現(xiàn)場可視化利用VAPP系統(tǒng)提供的動畫制作功能，規(guī)劃人員可以把零部件的裝配順序、裝配路徑以及特殊的裝配操作技巧以動畫的形式記錄下來，并與相關(guān)裝配工藝描述文檔（如裝配工藝卡）進行關(guān)聯(lián)，提交到裝配工藝部門的數(shù)據(jù)服務(wù)器上；現(xiàn)場裝配人員通過安裝在裝配現(xiàn)場的客戶端，利用局域網(wǎng)查詢和瀏覽所需的裝配工藝文檔和裝配過程動畫。從而使現(xiàn)場裝配人員更清晰的理解裝配意圖，提高裝配效率，減少裝配錯誤。        五、系統(tǒng)主要特色&

21、#160;       裝配是產(chǎn)品生命周期中的重要環(huán)節(jié)。VAPP系統(tǒng)通過構(gòu)建一個半沉浸式的桌面裝配工藝規(guī)劃環(huán)境，使裝配工藝設(shè)計人員能在可視化的環(huán)境下交互地對產(chǎn)品的計算機三維模型進行試裝，以建立和分析產(chǎn)品各零部件的裝配順序、裝配路徑、裝配過程中的動態(tài)干涉和裝配空間的合理性，并驗證和分析裝配工、夾具的空間可操作性和相互位置關(guān)系，以此形成裝配工藝的主體內(nèi)容，并通過裝配工藝后處理，以及裝配過程動畫生成等手段，形成能直接指導(dǎo)工廠裝配車間進行現(xiàn)場裝配的可視化裝配工藝。概括起來講，VAPP系統(tǒng)具有以下功能特色。     

22、;   （一）集成化VAPP的集成主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面體現(xiàn)在VAPP系統(tǒng)的信息集成、功能集成和過程集成。VAPP系統(tǒng)涵蓋產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計中與之相關(guān)的多個方面，這些方面并不是孤立的，而是相互制約、相互影響的。VAPP系統(tǒng)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括零部件模型，工裝、夾具模型等（主要包括模型的幾何信息和屬性信息）來源于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)格式各異；另一方面，虛擬裝配產(chǎn)生的裝配分析結(jié)果、裝配工藝、裝配過程動畫等信息也要反饋給相關(guān)的設(shè)計環(huán)節(jié)和工程應(yīng)用系統(tǒng)。VAPP系統(tǒng)通過統(tǒng)一的PDM平臺，實現(xiàn)與其它應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。同時，通過統(tǒng)一的PDM平臺，也實現(xiàn)了VAPP系統(tǒng)中相應(yīng)的信息流、權(quán)

23、限等的控制。        另一方面，VAPP的集成也體現(xiàn)在其沉浸式和非沉浸式裝配環(huán)境的集成上。在VAPP系統(tǒng)中，用戶可以很方便地進行沉浸式和非沉浸式裝配環(huán)境的切換，充分發(fā)揮沉浸式和非沉浸式裝配環(huán)境的優(yōu)勢。        （二）面向工藝的裝配建模過程傳統(tǒng)的數(shù)字化預(yù)裝配系統(tǒng)是在產(chǎn)品設(shè)計過程中，為了更好的幫助設(shè)計人員進行與裝配有關(guān)的零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計決策而對產(chǎn)品模型進行分析的系統(tǒng)，這種面向設(shè)計的系統(tǒng)本身是為零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計服務(wù)的，并沒有考慮裝配過程中零、部件的裝配順序和裝配路徑。

24、而VAPP系統(tǒng)將使用戶以直觀的方式直接考察裝配約束的施加過程、分析裝配約束對零件運動的限制、檢測裝配過程中的碰撞干涉。裝配建模的結(jié)果不僅建立了產(chǎn)品的裝配模型，而且還生成了整個產(chǎn)品的初始裝配序列和初始裝配路徑。同時VAPP系統(tǒng)通過對裝配建模結(jié)果的局部修改等功能，實現(xiàn)了裝配模型的優(yōu)化。VAPP系統(tǒng)這種的面向工藝的裝配建模過程，一方面能在產(chǎn)品設(shè)計早期階段就及時地發(fā)現(xiàn)實際裝配過程中的問題，減少了返工，從而提高裝配的一次成功率，另一方面，裝配建模的同時形成的裝配工藝信息（如裝配順序、裝配路徑等）輸入到裝配工藝后處理模塊，能夠很方便地生成符合工廠要求的裝配工藝卡片，大大減輕了裝配工藝設(shè)計人員的工作難度和工

25、藝編制時間。        （三）知識輔助決策和人機交互相結(jié)合VAPP系統(tǒng)中的知識庫為裝配知識提供了一種保存的機制。知識庫包含了在長期的裝配實踐中形成的有關(guān)裝配順序、方式、裝夾手段等經(jīng)驗。同時系統(tǒng)還提供對知識庫的各項操作，包括知識的擴充，修改等。由確定的知識引導(dǎo)人機交互的裝配過程，減少無效的裝配動作，從而能起到快速裝配的作用。        （四）三維可視化的裝配工藝文檔現(xiàn)有的車間現(xiàn)場裝配過程大多以紙質(zhì)裝配工藝文件為指導(dǎo)，裝配工人理解困難，容易發(fā)生錯裝。而VAPP系統(tǒng)將裝配順

26、序和裝配路徑以動畫的形式輸出，用于指導(dǎo)裝配車間現(xiàn)場的裝配，通過實時顯示裝配的順序與路徑，以及各裝配階段所用到的工裝夾具，使裝配工人更加明確裝配的任務(wù)和過程，從而減少錯裝，提高裝配的速度和一次成功率。        （五）完善的裝配信息管理VAPP系統(tǒng)通過一套有效的管理機制，使用戶在裝配過程中實時、方便地瀏覽和編輯各零、部件的屬性信息和裝配工藝信息（包括裝配工、夾具的選擇，填寫裝配操作流程說明等）。同時通過裝配工藝后處理模塊，生成裝配工藝卡、工裝清單和配套清單等符合工程實際要求的裝配工藝文檔。此外，VAPP系統(tǒng)還能對裝配完畢的零部件進行

27、統(tǒng)計，并給出相關(guān)報告，以免漏裝。六、系統(tǒng)應(yīng)用        VAPP系統(tǒng)已經(jīng)在我國航天產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃中得到初步的試用，通過該半沉浸式的桌面虛擬裝配規(guī)劃系統(tǒng)，用戶在進行裝配建模的同時，生成對實際裝配操作有指導(dǎo)意義的裝配工藝卡片，并通過裝配車間現(xiàn)場的可視化，使裝配工人更加明確裝配的任務(wù)和過程，從而減少錯裝，提高裝配的速度和一次成功率。圖2為VAPP系統(tǒng)主界面，裝配體的零部件模型通過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到VAPP系統(tǒng)中，零件初始時被依次排列在操作臺上，在系統(tǒng)中通過虛擬手（或三維鼠標(biāo)）拾取、移動、轉(zhuǎn)動零部件進行裝配操作。圖3為裝配好的某產(chǎn)品裝配模

28、型。圖4是零件的裝配路徑（用離散的裝配路徑點的形式來表達裝配路徑）。     為了減少虛擬手套所帶來的手疲勞，VAPP系統(tǒng)主要采用三維鼠標(biāo)Spaceball 5000來控制零部件的運動。在虛擬裝配工藝規(guī)劃過程中，裝配過程實時決策系統(tǒng)為系統(tǒng)的規(guī)劃提供實時決策信息。裝配工藝規(guī)劃形成的數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過優(yōu)化后，一部分反饋給CAD系統(tǒng)，用于對產(chǎn)品設(shè)計的修改。一部分反饋給CAFD系統(tǒng)，用于對夾具、工具設(shè)計的修改。一部分導(dǎo)入到裝配工藝規(guī)劃后處理模塊中，以形成最終的標(biāo)準(zhǔn)裝配工藝卡，圖5為裝配工藝規(guī)劃后處理的主界面。        七、結(jié) 論        虛擬裝配規(guī)劃技術(shù)為解決產(chǎn)品裝配工藝規(guī)劃問題提供了一種新的有效途徑。本文介紹的半沉浸式的桌面虛擬裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)VAPP，能夠使設(shè)計人員在可視化的環(huán)境下交互地對產(chǎn)品的計算機三維模型進行試裝，以建立和分析產(chǎn)品各零部件的裝配順序、裝配路徑、裝配過程中的動態(tài)干涉和裝配空間的合理性，并驗證