面向虛擬裝配的裝配信息自動提取技術(shù)的研究與實現(xiàn)

1、現(xiàn)代設(shè)計與先進制造技術(shù)桑小沖周華林左敦穩(wěn)等面向虛擬裝配的裝配信息自面向虛擬裝配的裝配信息自動提取技術(shù)的研究與實現(xiàn)桑小沖，周華，左敦穩(wěn)，閆靜。薛善良（南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院，江蘇南京）（南京晨光集團有限責(zé)任公司，江蘇南京）摘要：針對商品化系統(tǒng)與虛擬裝配系統(tǒng)之間裝配信息的轉(zhuǎn)換問題，根據(jù)系統(tǒng)中裝配信息的表達形式，提出了一種獲取裝配信息的算法，實現(xiàn)了厄中裝配信息的自動提取。并依據(jù)中裝配信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和虛擬裝配系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計了一種適用于虛擬裝配系統(tǒng)的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，較好解決了與虛擬裝配系統(tǒng)之間的裝配信息集成問題，提高了虛擬裝配的效率。關(guān)鍵詞：虛擬裝配；裝配約束；自動獲取；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；但中圖分類號：，

2、文獻標(biāo)識碼：文章編號：（）一們一舛信息等。幾何模型信息可以實現(xiàn)在環(huán)境中零件對象的幾何建模和動態(tài)碰撞檢測，裝配信息則是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境中裝配約束自動識別和裝配導(dǎo)航【兩項基本功能的前提和基礎(chǔ)。虛擬裝配技術(shù)是快速實現(xiàn)裝配工藝設(shè)計的一種新的有效途徑【。它將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與裝配工藝設(shè)計技術(shù)結(jié)合起來為裝配工藝設(shè)計人員提供一個直觀、方便、快捷和逼真的虛擬裝配規(guī)劃環(huán)境，并能有效地將裝配工藝設(shè)計過程和裝配仿真過程結(jié)合起來，在裝配工藝設(shè)計的過程中實時地檢驗裝配方案的合理性【】。但是作為虛擬裝配技術(shù)實現(xiàn)的軟件基礎(chǔ)，當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實軟件還存在著建模能力弱、功能不完善等問題，無法滿足機械產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃的要求【。為了實現(xiàn)

3、機械產(chǎn)品的虛擬裝配，目前較理想的方法是讓軟件和虛擬現(xiàn)實軟件協(xié)同工作，發(fā)南京航空航天大學(xué)謝健在參考國內(nèi)外文獻基礎(chǔ)上，利用自帶的格式轉(zhuǎn)換接口，已經(jīng)實現(xiàn)了幾何模型數(shù)據(jù)的自動轉(zhuǎn)換】。對于裝配信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，參考國內(nèi)外文獻，發(fā)現(xiàn)萬畢樂等實現(xiàn)了在中提取裝配信息【，但是其裝配信息提取的算法只是針對于自己特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)一種應(yīng)用更為廣泛的裝配信息提取算法，本文提出按照虛擬裝配環(huán)境的需要對僵中的裝配體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行簡單修改，快速實現(xiàn)虛擬環(huán)揮各自的優(yōu)勢【。當(dāng)前較為流行的軟件，能快速地實現(xiàn)機械產(chǎn)品的幾何建模和裝配境下裝配體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的想法。這樣設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠保持一致性和軟件的兼容性，并且以此設(shè)計的裝配

4、信息提取算法也能廣泛使用。設(shè)計，同時還可以完成零件之間的靜態(tài)干涉檢驗等。但是對零件在運動過程中的碰撞卻無法檢測，而虛擬現(xiàn)實軟件支持多種高效的三維輸入輸出設(shè)備，同時在動態(tài)碰撞檢測方面具有較成熟的算法，能夠逼真地模擬現(xiàn)實的裝配過程，因此如果將這兩種軟件的功能結(jié)合起來，就可以實現(xiàn)一個功能完善環(huán)境下裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)境下裝配信息需求分析虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，裝配約束的自動識別和裝配的虛擬裝配系統(tǒng)。但是為了實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境下導(dǎo)航是兩項基本而關(guān)鍵的功能。為實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實。岫數(shù)據(jù)的重用和參考，需要實現(xiàn)軟件和虛擬現(xiàn)實軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。本文軟件使用環(huán)境中裝配約束的自動識別，需要從厄搭建的模型中提取零部件之間的約束信息

5、，包括約，需要轉(zhuǎn)換的信息包括幾何模型信息和裝配收稿日期：束的類型、約束參考面號和約束參考面所屬零作者簡介：桑小沖（一），男，湖北荊州人，南京航空航天大學(xué)碩士研究生，主要研究方向為制造業(yè)信息化。年月中國制造業(yè)信息化第卷第期件的號等。為了實現(xiàn)裝配導(dǎo)航，需要獲得約束環(huán)境下裝配順序的規(guī)劃提供參考。參考面的具體信息，它包括約束參考面的類型和約厄中裝配信息的存儲束參考面的基本參數(shù)等。參考面的基本參數(shù)包括在中裝配信息包括裝配組件信息和裝局部坐標(biāo)系和特征尺寸，特征尺寸指圓柱面和球面配層次樹，裝配組件信息定義了組件與組件之的半徑、圓錐面的夾角等。間的約束關(guān)系，它采用結(jié)構(gòu)體的形式存儲了相關(guān)的目前，在環(huán)境下，可以充

6、分發(fā)揮裝配工藝數(shù)據(jù)，見表；裝配層次樹存儲了裝配順序信息，裝規(guī)劃人員的經(jīng)驗和主動性，但隨著產(chǎn)品零件數(shù)量和配層次樹中的每一個結(jié)點代表一個裝配組件，一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的增加，規(guī)劃效率下降，難度提高。裝配組件可以是一個零件，也可以是一個子裝配為此，之環(huán)境下實現(xiàn)裝配提示及智能化支持，已體。裝配層次樹中，從上到下的層次關(guān)系記錄了組經(jīng)成為虛擬裝配發(fā)展的必然趨勢。因此還需要獲件之間的歸屬關(guān)系；每一層從左到右記錄了零部件取模型中已有的設(shè)計裝配順序信息，為虛擬的裝配先后順序，如圖所示。表組件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一層第二層第三層第四層第五層。裝配體或子裝配口零件圖裝配層次樹示意圖在中，組件也是作為一個特征對象進行管理的，主要參

7、數(shù)的意義如下：（棚、，裝配體的模型。），指明特征對象一系列一的數(shù)據(jù)類型，此時取值的集合。（）鯛限，是一個代表著組件的一個約束關(guān)系。指針對象，指向一個在中已定義的零件或子現(xiàn)代設(shè)計與先進制造技術(shù)桑小沖周華林左敦穩(wěn)等面向虛擬裝配的裝配信息自是零件，子裝配體在裝配規(guī)劃的過程中生成，所以，約束關(guān)系的類型，它可取的值如（平面貼合），（同軸）等等。子裝配體的約束信息也要記錄在各零件中。結(jié)合以上分析，本文將零件作為一個基本信息單元記錄一（）（）壓卜盯一、，指明組件中存在約束的幾何點、線或面。裝配信息，零件記錄的先后順序反映出：厄中零件裝配到裝配體中的先后順序。每一個零件信息單元包括此零件的號、零件具有的約束總

8、數(shù)、，與組件中約束幾何面對應(yīng)的裝配體中的約束參考點、線或面。約束類型、約束參考面的信息和與此參考面配合的另一零件的號和約束參考面信息。具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖所示。在約束參考面結(jié)構(gòu)體中：記錄之環(huán)境下裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計在虛擬裝配系統(tǒng)中，裝配規(guī)劃人員裝配的對象參考面的號、記錄參考面的類型、科只側(cè)昱缸鰳，啦磚盯磚跏衄弦龜明辮由曲蝴曲坤：硼嘲囊，；缸“掣峨缸城啤鷓峨坻，翱吐喀嘲蛔；“癬州躺研岫圖裝配信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖記錄參考面的原點坐標(biāo)、記錄參考面的局部坐標(biāo)軸、記錄參考面的特征尺寸、步驟：打開一個空文本文件用于記錄裝配信息，設(shè)置整型變量和，其中用來記錄零件的層次信息，用于記錄零件訪問的先后順序。同時獲取當(dāng)前裝配

9、模型的句柄。記錄同一個零件中下一個約束參考面的地址。約束信息結(jié)構(gòu)體中：和一記錄存在約束關(guān)系的兩個零件的號、和一記錄存在步驟：訪問裝配模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，獲取模型的名稱和類型，并寫入到文本文件中。步驟：訪問裝配模型的特征數(shù)據(jù)。在中，存儲裝配約束信息的組件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是作為一個特征數(shù)據(jù)存儲在中，所以需要遍歷所有特征數(shù)據(jù)找到裝配組件數(shù)據(jù)句柄。步驟：獲取裝配組件的類型，如果組件是子約束關(guān)系的約束參考面信息、和一記錄存在約束關(guān)系的兩零件名稱、記錄約束的類型。零件結(jié)構(gòu)體中：記錄零件的號、記錄零件所在裝配體的號、一記錄零件裝配順序、記裝配體，層次變量為（），遞歸遍歷此子裝配體的特征數(shù)據(jù)，直到組件是零件為止。如果組件

10、是錄零件包含的約束個數(shù)、記錄零件的名稱、記錄零件約束參考面的地址、記錄同一個裝配體中下一個零件的地址、記錄零件包含的約束信息地址。零件，獲取并記錄零件的號、約束個數(shù)和約束數(shù)組地址以及零件裝配順序號，同時加。步驟：訪問零件約束的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄零件約束的類型、約束參考面的類型、參考面的號、參考面基本參數(shù)。裝配信息自動提取算法設(shè)計根據(jù)以上分析，提出一種獲取裝配信息的算步驟：訪問與此零件配合的裝配體的約束數(shù)據(jù)，記錄參考面所屬零件的號，參考面的類型、參考面的號和參考面的基本參數(shù)。步驟：判斷此零件的約束是否全部訪問，如法，擬將中的裝配信息記錄到一個文本文件中。具體的步驟如下。果是，重新遍歷裝配模型獲取特征

11、數(shù)據(jù)返回步驟，并向下執(zhí)行。如果否，繼續(xù)訪問零件的約束散散組，返同步驟井向下執(zhí)行。一步驟：魚果裝配模型的特征數(shù)據(jù)全部訪問，結(jié)束程序。應(yīng)用實例啊本例首先利用開發(fā)工具包在環(huán)境下開發(fā)了一個虛擬裝配系蕊統(tǒng)。在上建立的裝配模型如圖所示。通過本文開發(fā)的算法得到中性文檔如瞪所示，通過虛擬裝配系統(tǒng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)接讀取中性文件，并將這些信息重組到虛擬裝配系統(tǒng)的裝配模型巾，運行結(jié)果如圖、圖所示達到了韌期的要求。一十航設(shè)計法，設(shè)計了個“泛適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠與完全兼容，以此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為摹礎(chǔ)，提出一種應(yīng)用型為廣泛的裝配信息提取算法實現(xiàn)了，與虛擬裝配環(huán)境的數(shù)據(jù)集成。同時獲取的裝配信息成功地實現(xiàn)了零部件的約束識別和約束導(dǎo)

12、航，為虛擬裝配工藝設(shè)計的實現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。參考文獻：【】月華，藝女￥瞄（）：女自女§目【。目呲）：【唧礎(chǔ)），）：田十性件格式口瑚“帥鈾】軸¨跏結(jié)束語瞄：奉文分析了虛擬環(huán)境下裝配模型敷據(jù)結(jié)構(gòu)的下轉(zhuǎn)第加頁）年月中國制造業(yè)信息化第卷第期程技術(shù)，（）：蔡厚道，吳障數(shù)控機床構(gòu)造】北京：北京理工大學(xué)出版杜，劉乘啟新編銑工計算手冊北京：機械工業(yè)出版社，（）：張曉龍，李功字，吳俊華主軸箱結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析及改進設(shè)計研究機床與液壓。，（）：陳龍，夏書楠，陳巖松基于俄田的滾動軸承踟勘，蛐出應(yīng)力分析哈爾濱軸承，（）：塒一婦，（：（，），）懈，。，：；：；（上接第頁）劉檢華。姚瑤，寧汝新系統(tǒng)與虛擬裝配系統(tǒng)間的信高瞻，張樹有，顧嘉胤，等虛擬現(xiàn)實環(huán)境下產(chǎn)品裝配定位導(dǎo)航技術(shù)研究【中國機械工程，（）：息集成技術(shù)研究】