基于实物扫描模型的复材类产品修配方案设计

发布时间：2020-07-19 17:23

【摘要】：复合材料常见应用于航空航天等工业领域中,但其加工精度较低,并且由于产品装配结构复杂,在装配过程中常会发生零件之间的干涉,导致整个装配过程需要反复试装、修配。但是,修配操作通常是依赖经验的人工操作,不具有量化的修配方案,耗费大量时间且修配结果不确定。由于加工误差较大,基于设计模型进行虚拟装配的结果与实际装配无法匹配。为解决这个问题,本文提出了基于实物扫描模型的复材类产品修配方案设计方法,并围绕此方法展开了技术研究。第一章介绍了实物扫描模型的特征分割方法、虚拟装配中的零件模型表达、零件的定位方法、零件干涉检查方法和修配计算方法的国内外研究现状,分析了已有研究成果中存在的问题,提出了本文的研究内容和研究意义,最后对本文的章节结构进行了总体介绍。第二章提出了面向复材类产品修配方案设计的产品混合零件模型建立方法。根据复材类产品修配方案设计所需要的模型数据,开发了设计CAD模型的数据转换接口,提出了自适应阈值RANSAC算法对实物扫描模型进行特征分割,构造了融合不同模型数据的混合零件模型的层次表达和数据结构,利用引用机制进行数据调用,为后续复材类产品修配方案设计奠定了基础。第三章提出了基于实物扫描模型虚拟装配的修配区域检测方法。考虑到零件特征尺寸精度和装配精度要求的不同对配准精度的影响,提出了加权约束的ICP配准方法,通过将实物扫描模型配准至具有装配信息的CAD模型实现装配过程的建立。提出了一种基于豪斯多夫距离的干涉检查方法,快速判断装配过程中零件之间的干涉关系,用于确定修配区域和修配量。第四章提出了考虑公差的复材类产品修配方案设计及可视化方法。通过考虑配合公差的产品可装性分析和考虑形位公差的制造精度分析,设计了产品修配方案。修配方案中包括修配零件、修配区域、修配量等信息,并可视化显示修配方案,有效地指导实际修配操作。第五章开发了基于实物扫描模型的复材类产品修配方案设计系统,实现了混合模型数据管理功能,装配零件定位功能、修配方案设计及可视化功能,并将该系统应用于某卫星桁架结构中进行了修配方案设计。第六章对全文进行了总结,对本文的研究中尚且存在的不足进行了分析,并提出了对后续研究工作的展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB472;TG95
【图文】：

图１．１本文的组织与框架逡逑１．４本章小结逡逑本章概述了实物扫描模型的特征分割方法、虚拟装配中的零件模型表徸、零逡逑件的定位方法、零件干涉检查方法和修配计算方法的国内外研究现状，介绍了本逡逑文的研究背景与意义，最后阐述了研究内容与组织框架。逡逑１２逡逑

为了保留设计ＣＡＤ模型的几何信息和工程设计信息，设计了一种基于中性逡逑文件的ＣＡＤ模型数据转换方法，使用独立的中性文件作为ＣＡＤ模型数据的转逡逑换接口，如图２．］所示：逡逑￣？面片模型信息一＾逡逑设计ＣＡＤ模型逦？几何特征信息逦？转换接口逦中性文件虚拟装配模型逡逑—？■工程设计信息一逡逑图２．１设计ＣＡＤ模型数据转换流程图逡逑通过模型数据转换后得到的中性文件应当包括以下信息．？零件模型的面片模逡逑型描述信息、几何特征描述信息和工程设计信息。逡逑零件模型的面片模型描述信息，采用ＣＡＤ软件系统支持的面片模型数据格逡逑式，记录每一个三角面片的索引ＩＤ、法向量的三个分量值和三个顶点坐标，此逡逑信息用于在虚拟装配系统中显示模型。逡逑１４逡逑

差、设计约g?、装配关系等信息。逡逑２．２．２面向修配的实物扫描模型特征分割逡逑实物扫描模型的获取可以分为有接触式和非接触式，如图２．２所示：接触方逡逑式的测量方法（如使用三坐标测量机），通常一次只能获得测量目标表面的一个逡逑点信息，需要依次对被测目标物体的不同位置进行测量，这种方法具备高精度、逡逑高灵敏、高重复精度等优点，但是由于单次测量获得数据点较少，面对要获得完逡逑整表面信息的被测目标物体来说操作困难、耗时较长。非接触测量的测量方法包逡逑括的声波、光学、电磁等方式，其中又以光学方式的测量方法居多且最为常用（例逡逑如激光扫描测量方式），能够全面并且快速扫描被测目标物体，获取物体表面信逡逑息，并且随着测量工具制造技术的不断提高，减小了测量的误差，提高了测量的逡逑精度，现在已经广泛地应用于各种逆向测量之中。逡逑数据获取方式｜逡逑逦邋Ｉ逦逦逡逑非接触方法逦接触方法逡逑逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦１逡逑声波逦光学逦电磁逦机器手逦ＣＭＭ逡逑］逦Ｉ逦￣逦Ｉ逦Ｉ邋

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本文编号：2762723