本文選題：Virtools + 虛擬裝配�。� 參考：《天津財經(jīng)大學》2016年碩士論文

【摘要】：虛擬裝配是工業(yè)領域中虛擬現(xiàn)實技術的經(jīng)典應用,國內(nèi)外科研機構近年來研究虛擬裝配技術取得了顯著的成果,并將成果應用于實際生產(chǎn)生活,使得虛擬裝配的市場前景和應用范圍得到了飛速發(fā)展,目前已經(jīng)廣泛應用于航天、教育、生產(chǎn)制造以及信息管理等多個領域。近些年全球童車市場消費需求不斷攀升,童車行業(yè)的創(chuàng)新設計工作量也不斷增大。在此背景下,論文將虛擬裝配技術和童車行業(yè)需求兩者相結合,研發(fā)了基于Virtools的童車虛擬裝配系統(tǒng),并研究了實現(xiàn)童車虛擬裝配系統(tǒng)的關鍵技術。首先,論文介紹了虛擬裝配的定義和特點,并對比分析一些典型的虛擬裝配系統(tǒng)開發(fā)平臺,最終決定選取Virtools 5.0進行虛擬裝配系統(tǒng)開發(fā)。其次,在分析了基于層次和基于關系的建模方式利弊之后,提出了適用于童車虛擬裝配系統(tǒng)的裝配信息建模方法,構建基于層次結構和關系結構的童車混合裝配信息模型,高效且完整的表達了童車虛擬裝配信息。同時,提出了統(tǒng)一、高效的基于童車虛擬裝配的裝配序列規(guī)劃算法和裝配路徑規(guī)劃及優(yōu)化算法。特別是在裝配路徑規(guī)劃時,提出結合位移增量法和固定間隔時間采樣法的方式選定并記錄關鍵位姿,這樣可以記錄零部件連續(xù)的運動軌跡。并提出有效采樣點算法優(yōu)化裝配路徑關鍵采樣點,最終生成正確且合理的裝配路徑。接著詳細分析研究了童車虛擬裝配系統(tǒng)中的裝配約束和裝配干涉檢查。考慮到在導入零部件時獲取的裝配約束信息不同,提出了基于運動自由度的裝配約束算法。結合實際童車裝配工作經(jīng)驗和實際約束條件,提出了自由狀態(tài)下和自由度受限制條件下的兩種空間位姿變換,實現(xiàn)了高仿真度的童車虛擬裝配約束。并采用基于球形包圍盒的碰撞檢測算法實現(xiàn)系統(tǒng)的干涉檢驗功能。最后,本文實現(xiàn)了在Virtools 5.0和Visual Studio 2012平臺中搭建童車虛擬裝配系統(tǒng),并利用童車零部件模型驗證童車虛擬裝配系統(tǒng)功能的正確性,證明了論文研究的童車虛擬裝配關鍵技術具有可行性。
[Abstract]:Virtual assembly is a classical application of virtual reality technology in the field of industry. In recent years, research institutes at home and abroad have made remarkable achievements in the research of virtual assembly technology, and applied the results to practical production and life. With the rapid development of the market prospect and application scope of virtual assembly, it has been widely used in many fields such as aerospace, education, manufacturing, information management and so on. In recent years, the global child car market consumer demand continues to rise, the child car industry innovation design workload is also increasing. Under this background, this paper combines virtual assembly technology with the demand of child vehicle industry, develops a virtual assembly system based on Virtools, and studies the key technology to realize the virtual assembly system. Firstly, the definition and characteristics of virtual assembly are introduced, and some typical development platforms of virtual assembly system are compared and analyzed. Finally, it is decided to select Virtools 5.0 to develop virtual assembly system. Secondly, after analyzing the advantages and disadvantages of the hierarchical and relational modeling methods, the assembly information modeling method suitable for the virtual assembly system is proposed, and the hybrid assembly information model based on the hierarchical structure and the relational structure is constructed. The virtual assembly information is expressed efficiently and completely. At the same time, a unified and efficient assembly sequence planning algorithm and assembly path planning and optimization algorithm based on virtual assembly of child vehicle are proposed. Especially in assembly path planning, the method of displacement increment and fixed interval sampling is proposed to select and record the key position and pose, which can record the continuous motion trajectory of parts. An effective sampling point algorithm is proposed to optimize the key sampling points of assembly path, and the correct and reasonable assembly path is finally generated. Then the assembly constraint and assembly interference check in the virtual assembly system are analyzed and studied in detail. Considering the difference of assembly constraint information obtained when importing components, an assembly constraint algorithm based on motion degree of freedom is proposed. Combined with practical working experience and practical constraints, two kinds of spatial position and pose transformation under free state and restricted degree of freedom are put forward, and the virtual assembly constraint of children's car with high fidelity is realized. The collision detection algorithm based on spherical bounding box is used to realize the interference detection function of the system. Finally, the virtual assembly system is built on the platform of Virtools 5.0 and Visual Studio 2012, and the function of the virtual assembly system is verified by using the model of child vehicle parts. It is proved that the key technology of virtual assembly is feasible.
【學位授予單位】：天津財經(jīng)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.9

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本文編號：2114287