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虚拟装配管理系统的研究

作　者: 石义官
导　师: 王瑜
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 虚拟装配 装配模型 装配仿真
分类号: TG95
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
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内容摘要


随着虚拟现实技术和人工智能技术的发展,虚拟装配引起了人们广泛的关注。通过建立产品的数字化模型和虚拟现实环境,可以对产品的装配过程进行模拟和分析,评估产品的装配性能,及早发现零件间潜在的干涉和缺陷,并将这些信息反馈给设计人员。同时运用虚拟装配可以对装配工人进行示教,使其更快地掌握装配工艺,从而提高装配的效率和降低装配成本。通过虚拟装配,可以缩短产品的设计周期和费用,提高产品的市场竞争力。本文对虚拟装配系统的关键技术和系统实现方法进行了深入的研究,主要完成的工作包括:对虚拟装配管理系统进行功能分析的基础上,提出了系统的层次结构,并设计了相应的数据库,提出了采用数据库访问层操作数据库提高程序运行效率。论文研究了虚拟装配的关键技术,包括:对虚拟装配模型研究的基础上,进一步完善了公差产品层次模型,实现了虚拟环境下装配信息与几何信息的集成,并实现了从Pro/E到虚拟装配管理系统的数据转换;设计了虚拟装配系统场景图的基本结构,并详细阐述了其具体实现过程;建立了虚拟装配的模型库;对装配仿真进行了研究,提出了装配仿真的设计思想和实现流程;对碰撞检测进行了研究,改进了碰撞检测算法提高检测效率;重点讨论了虚拟装配精确定位过程,提出了采用构造装配坐标系的方法实现两零件的精确定位过程。在上述研究的基础上,利用VC和WTK开发了虚拟装配管理系统VAMS,并通过举例验证了系统的基本功能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 虚拟装配系统的研究现状  10-14
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-14
  1.3 本文主要的研究内容  14-15
第2章 虚拟装配管理系统的总体设计  15-22
  2.1 软件系统的功能需求分析  15
  2.2 软件系统的总体结构  15-17
    2.2.1 软件系统的层次结构  15-16
    2.2.2 软件工作流程  16-17
  2.3 面向虚拟装配管理系统的数据库设计  17-21
    2.3.1 模型数据库的设计  17-20
    2.3.2 系统数据库的设计  20
    2.3.3 数据访问层的设计  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 虚拟装配模型及虚拟场景的建立  22-33
  3.1 装配模型  22-25
    3.1.1 概述  22
    3.1.2 基于虚拟现实的公差层次模型  22-25
  3.2 装配模型信息转换  25-27
    3.2.1 模型信息转换  25-26
    3.2.2 装配信息与几何信息的集成  26-27
  3.3 虚拟环境下装配模型的生成  27-30
    3.3.1 虚拟装配场景图的基本结构  27-28
    3.3.2 产品模型树的生成  28-29
    3.3.3 虚拟装配建模实例  29-30
  3.4 装配模型库的建立  30-32
    3.4.1 工具模型库的建立  31-32
    3.4.2 标准零件库的建立  32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 装配仿真  33-44
  4.1 装配仿真的数学基础  33-35
    4.1.1 零件在虚拟现实环境下的位置和姿态描述  33-34
    4.1.2 零件在虚拟现实环境下的运动  34-35
  4.2 虚拟装配仿真的流程  35-37
  4.3 基于轴向包容盒的精确碰撞检测算法  37-38
    4.3.1 轴向包容盒定义  37-38
    4.3.2 基于AABB包容盒的碰撞检测  38
  4.4 基于碰撞检测和约束识别的精确定位  38-43
    4.4.1 装配约束的分类  39
    4.4.2 零件精确定位方式  39-40
    4.4.3 零件的精确定位过程  40-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章 系统实现与初步应用  44-54
  5.1 系统开发环境的选择  44-46
    5.1.1 系统开发所需的的软硬件环境  44
    5.1.2 系统开发环境的设置  44
    5.1.3 实现基于MFC的程序框架  44-46
  5.2 系统功能开发  46-53
    5.2.1 概述  46
    5.2.2 系统管理功能  46-47
    5.2.3 三维鼠标驱动  47-48
    5.2.4 模型转换接口  48
    5.2.5 模型的显示与管理  48-49
    5.2.6 系统模型库管理  49-50
    5.2.7 装配仿真操作  50-52
    5.2.8 工具操作空间验证  52
    5.2.9 装配工艺的记录与生成  52-53
  5.3 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
附录  58-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 钳工工艺与装配工艺 > 机器装配、机器安装法
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