基于數(shù)據(jù)手套及OBB算法的虛擬裝配系統(tǒng)研究.pdf

1、作為虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，虛擬裝配技術(shù)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。通過建立產(chǎn)品數(shù)字化裝配模型，可以在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建近乎實(shí)際的虛擬環(huán)境，以便對(duì)產(chǎn)品的裝配過程進(jìn)行模擬與分析，預(yù)估產(chǎn)品的裝配性能，及早發(fā)現(xiàn)潛在的裝配沖突與缺陷，并將這些裝配信息反饋給設(shè)計(jì)人員。運(yùn)用虛擬裝配技術(shù)，可以用數(shù)字樣機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中的物理樣機(jī)，這不但有利于并行工程的開展，而且還可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，虛擬裝配技術(shù)的研究對(duì)于

2、敏捷制造、虛擬制造等先進(jìn)制造模式的實(shí)施具有重要的意義。
　　 本文在分析國(guó)內(nèi)外虛擬裝配技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬裝配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)，提出了虛擬裝配系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及軟硬件結(jié)構(gòu)體系，并最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于普通PC機(jī)的半沉浸式模具虛擬裝配系統(tǒng)VASYS。該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)手套、六自由度三維位置跟蹤儀等作為交互設(shè)備，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取模塊及運(yùn)動(dòng)映射模塊，以較高的效率和精度實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)虛擬手的交互操作。通

3、過基于OBB算法的RAPID碰撞檢測(cè)庫配合WorldToolKit仿真平臺(tái)的接口支持，有效地解決了虛擬裝配中的碰撞檢測(cè)問題，保證了虛擬裝配系統(tǒng)操作的準(zhǔn)確性、快速性。采用基于前向預(yù)防的閉環(huán)控制思想，解決了虛擬手操作中的虛擬手抓取、釋放及防穿透等關(guān)鍵問題，使虛擬手操作真實(shí)、自然、精確。最后，利用Pro/Toolkit二次開發(fā)工具和ODBC數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)了針對(duì)Pro/E裝配體模型的裝配約束信息提取接口，提取虛擬裝配系統(tǒng)中約束導(dǎo)航所依賴的各類

4、裝配約束信息，較好地解決了CAD系統(tǒng)與虛擬裝配系統(tǒng)之間的模型數(shù)據(jù)集成問題。虛擬裝配過程中，考慮到硬件條件下的觸覺反饋缺失，采用約束導(dǎo)航及視覺反饋的思想，逐步限制零部件的運(yùn)動(dòng)自由度并通過零部件的顏色變化向用戶傳遞信息，使用戶得以自然、精確、流暢地完成裝配仿真操作。系統(tǒng)提供裝配路徑的生成和管理模塊，記錄信息可用于裝配規(guī)劃及裝配評(píng)價(jià)。
　　 最后，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Visual C++6.0的復(fù)雜電機(jī)殼體模具的虛擬裝配系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)表明該