面向虛擬裝配的裝配信息自動(dòng)提取技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

1、現(xiàn)代設(shè)計(jì)與先進(jìn)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(dòng)提取技術(shù)的研究與實(shí)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(jī)電學(xué)院，江蘇南京）（南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇南京）摘要：針對(duì)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(wèn)題，根據(jù)系統(tǒng)中裝配信息的表達(dá)形式，提出了一種獲取裝配信息的算法，實(shí)現(xiàn)了厄中裝配信息的自動(dòng)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(jì)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(wèn)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(dòng)獲??；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；但中圖分類號(hào)：，

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）一們一舛信息等。幾何模型信息可以實(shí)現(xiàn)在環(huán)境中零件對(duì)象的幾何建模和動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)，裝配信息則是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中裝配約束自動(dòng)識(shí)別和裝配導(dǎo)航【兩項(xiàng)基本功能的前提和基礎(chǔ)。虛擬裝配技術(shù)是快速實(shí)現(xiàn)裝配工藝設(shè)計(jì)的一種新的有效途徑【。它將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與裝配工藝設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合起來(lái)為裝配工藝設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)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(jì)過(guò)程和裝配仿真過(guò)程結(jié)合起來(lái)，在裝配工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中實(shí)時(shí)地檢驗(yàn)裝配方案的合理性【】。但是作為虛擬裝配技術(shù)實(shí)現(xiàn)的軟件基礎(chǔ)，當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件還存在著建模能力弱、功能不完善等問(wèn)題，無(wú)法滿足機(jī)械產(chǎn)品的裝配工藝規(guī)劃的要求【。為了實(shí)現(xiàn)

3、機(jī)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(shí)軟件協(xié)同工作，發(fā)南京航空航天大學(xué)謝健在參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，利用自帶的格式轉(zhuǎn)換接口，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幾何模型數(shù)據(jù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換】。對(duì)于裝配信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)畢樂(lè)等實(shí)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(duì)于自己特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了實(shí)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(duì)僵中的裝配體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單修改，快速實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)揮各自的優(yōu)勢(shì)【。當(dāng)前較為流行的軟件，能快速地實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jì)的想法。這樣設(shè)計(jì)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(jì)的裝配

4、信息提取算法也能廣泛使用。設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以完成零件之間的靜態(tài)干涉檢驗(yàn)等。但是對(duì)零件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的碰撞卻無(wú)法檢測(cè)，而虛擬現(xiàn)實(shí)軟件支持多種高效的三維輸入輸出設(shè)備，同時(shí)在動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)方面具有較成熟的算法，能夠逼真地模擬現(xiàn)實(shí)的裝配過(guò)程，因此如果將這兩種軟件的功能結(jié)合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能完善環(huán)境下裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)境下裝配信息需求分析虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，裝配約束的自動(dòng)識(shí)別和裝配的虛擬裝配系統(tǒng)。但是為了實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下導(dǎo)航是兩項(xiàng)基本而關(guān)鍵的功能。為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)。岫數(shù)據(jù)的重用和參考，需要實(shí)現(xiàn)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)識(shí)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(hào)和約束參考面所屬零作者簡(jiǎn)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?yàn)橹圃鞓I(yè)信息化。年月中國(guó)制造業(yè)信息化第卷第期件的號(hào)等。為了實(shí)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(chǔ)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(shù)，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(chǔ)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(jiàn)表；裝配層次樹(shù)存儲(chǔ)了裝配順序信息，裝規(guī)劃人員的經(jīng)驗(yàn)和主動(dòng)性，但隨著產(chǎn)品零件數(shù)量和配層次樹(shù)中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)代表一個(gè)裝配組件，一個(gè)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(gè)零件，也可以是一個(gè)子裝配為此，之環(huán)境下實(shí)現(xiàn)裝配提示及智能化支持，已體。裝配層次樹(shù)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(shì)。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(jì)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(shù)示意圖在中，組件也是作為一個(gè)特征對(duì)象進(jìn)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(duì)象一系列一的數(shù)據(jù)類型，此時(shí)取值的集合。（）鯛限，是一個(gè)代表著組件的一個(gè)約束關(guān)系。指針對(duì)象，指向一個(gè)在中已定義的零件或子現(xiàn)代設(shè)計(jì)與先進(jìn)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(guò)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(gè)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(diǎn)、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(gè)零件信息單元包括此零件的號(hào)、零件具有的約束總

8、數(shù)、，與組件中約束幾何面對(duì)應(yīng)的裝配體中的約束參考點(diǎn)、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(hào)和約束參考面信息。具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)在虛擬裝配系統(tǒng)中，裝配規(guī)劃人員裝配的對(duì)象參考面的號(hào)、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(diǎn)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(kāi)一個(gè)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(lái)記錄零件的層次信息，用于記錄零件訪問(wèn)的先后順序。同時(shí)獲取當(dāng)前裝配

9、模型的句柄。記錄同一個(gè)零件中下一個(gè)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(gè)零件的號(hào)、和一記錄存在步驟：訪問(wèn)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(wèn)裝配模型的特征數(shù)據(jù)。在中，存儲(chǔ)裝配約束信息的組件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是作為一個(gè)特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)、記錄零件所在裝配體的號(hào)、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(gè)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(gè)裝配體中下一個(gè)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(hào)、約束個(gè)數(shù)和約束數(shù)組地址以及零件裝配順序號(hào)，同時(shí)加。步驟：訪問(wèn)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(hào)、參考面基本參數(shù)。裝配信息自動(dòng)提取算法設(shè)計(jì)根據(jù)以上分析，提出一種獲取裝配信息的算步驟：訪問(wèn)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(hào)，參考面的類型、參考面的號(hào)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(wèn)，如法，擬將中的裝配信息記錄到一個(gè)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(wèn)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(wèn)，結(jié)束程序。應(yīng)用實(shí)例啊本例首先利用開(kāi)發(fā)工具包在環(huán)境下開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬裝配系蕊統(tǒng)。在上建立的裝配模型如圖所示。通過(guò)本文開(kāi)發(fā)的算法得到中性文檔如瞪所示，通過(guò)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(yùn)行結(jié)果如圖、圖所示達(dá)到了韌期的要求。一十航設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)了個(gè)“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(shí)現(xiàn)了，與虛擬裝配環(huán)境的數(shù)據(jù)集成。同時(shí)獲取的裝配信息成功地實(shí)現(xiàn)了零部件的約束識(shí)別和約束導(dǎo)

12、航，為虛擬裝配工藝設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：【】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(yǔ)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(yè)）年月中國(guó)制造業(yè)信息化第卷第期程技術(shù)，（）：蔡厚道，吳障數(shù)控機(jī)床構(gòu)造】北京：北京理工大學(xué)出版杜，劉乘啟新編銑工計(jì)算手冊(cè)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，（）：張曉龍，李功字，吳俊華主軸箱結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)研究機(jī)床與液壓。，（）：陳龍，夏書楠，陳巖松基于俄田的滾動(dòng)軸承踟勘，蛐出應(yīng)力分析哈爾濱軸承，（）：塒一婦，（：（，），）懈，。，：；：；（上接第頁(yè)）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(shù)有，顧嘉胤，等虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下產(chǎn)品裝配定位導(dǎo)航技術(shù)研究【中國(guó)機(jī)械工程，（）：息集成技術(shù)研究】