交互式虚拟装配平台关键技术的研究

发布时间：2017-04-27 08:05

  本文关键词：交互式虚拟装配平台关键技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：科学高度发展的今天,传统的装配手段由于效率低,不合理等缺点,将逐渐被虚拟装配技术所取代。虚拟装配具有开发周期短,装配效率高,节省材料等众多优点。因此,在未来的装配过程中,构建虚拟现实平台是必要的,对虚拟现实平台关键技术的研究将是不可或缺的。文章在分析了装配序列和装配路径的基础上,研究了发动机的核心部件——曲柄连杆机构的装配关键技术。完成了发动机的虚拟装配平台的构建,可以让我们对虚拟装配的过程有更深刻的认识。首先,建立虚拟装配环境。列举了几种装配模型的结构和虚拟装配零件的建模,提出层次模型和混合模型,为零件模型分好层次。利用建模软件Solidworks2007建立完整的直列四缸发动机模型,并形成中间格式的装配体文件,增加模型的通用性。然后用渲染优化技术在3dsMax2013中让模型完成贴图渲染及细节优化,使虚拟环境更加的逼真。在EON中优化模型树的层次,完成发动机曲柄连杆机构的虚拟环境的建立。其次,研究了发动机曲柄连杆机构的装配序列和装配路径。先利用Petri网对模型的装配序列实行规划,建立了Petri网装配过程模型,分析Petri网装配序列,应用关联矩阵及状态方程得到合理的发动机曲柄连杆机构装配序列。以装配序列为基础,利用EON虚拟现实技术与实时的碰撞检测技术,记录路径关键点,设计与规划出虚拟装配过程所需要的装配路径。再次,对虚拟装配进程中存在的实时碰撞检测算法进行研究和仿真。以常用的四种包围盒为例,经过对比其碰撞检测算法的优缺点,并同时对他们的实时性及检测效率进行综合对比分析,确定出效率与实时性好的碰撞检测算法,选择多面体k-dop包围盒在EON Studio中进行碰撞试验,确保模型能够在装配系统中及时、准确的避免零件模型之间的碰撞,使虚拟场景更加逼真。最终,在虚拟环境中完成发动机模型的装配,建立虚拟现实平台。根据设计的装配工艺对发动机曲柄连杆机构实施装配,验证装配工艺的可行性。同时,通过EON和VB程序结合设计出交互式的虚拟装配平台,其中包括虚拟环境的构造、EONX控件的添加、VB与EONX间的信息交互,装配过程仿真等操作,最终实现了发动机曲柄连杆机构的虚拟装配,完成了交互式虚拟装配平台的构建。
【关键词】：虚拟现实技术 装配序列 装配路径 碰撞检测 发动机
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG95;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 论文选题来源8
• 1.2 引言8
• 1.3 国内外的研究现状8-10
• 1.3.1 虚拟装配技术国内外研究现状8-9
• 1.3.2 装配工艺国内外研究现状9-10
• 1.4 研究目的及意义10
• 1.5 论文研究的主要内容与结构安排10-12
• 第二章 虚拟环境及场景的构建技术研究12-25
• 2.1 装配模型的分类12-14
• 2.1.1 多层次装配模型12
• 2.1.2 关系装配模型12-13
• 2.1.3 CAD系统的混合模型13-14
• 2.2 建立虚拟环境及场景14-20
• 2.2.1 建模软件的选择14
• 2.2.2 模型创建技术14-17
• 2.2.3 模型优化与渲染技术17-19
• 2.2.4 EON中虚拟环境的建立19-20
• 2.3 虚拟系统中的立体三维显示20-24
• 2.3.1 立体显示原理20-21
• 2.3.2 图形立体显示技术及设备21-22
• 2.3.3 坐标系的变换22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 装配工艺规划的技术研究25-36
• 3.1 Petri网装配序列的规划25-30
• 3.1.1 Petri网的原理25-26
• 3.1.2 Petri网装配模型26
• 3.1.3 基于Petri网的装配序列规划26-30
• 3.2 装配路径规划30-32
• 3.2.1 装配路径规划原理30
• 3.2.2 EON中虚拟装配路径的生成原理30-32
• 3.3 路径规划与仿真32-35
• 3.3.1 物体的空间位姿变换32-34
• 3.3.2 装配路径的生成34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 基于EON碰撞检测技术研究36-47
• 4.1 碰撞检测问题36-37
• 4.2 包围盒及算法37-40
• 4.2.1 层次包围盒种类37-38
• 4.2.2 包围盒的分析及比较38-40
• 4.3 EON碰撞检测的实现40-46
• 4.3.1 EON包围盒原理40
• 4.3.2 EON碰撞检测包围盒的加载40-42
• 4.3.3 碰撞检测的装配过程仿真42-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 虚拟装配平台的构建47-59
• 5.1 虚拟现实设备47-49
• 5.1.1 软件的选取47-48
• 5.1.2 外设装备简介48-49
• 5.2 基于Script节点的虚拟现实平台49-53
• 5.2.1 EON中的Script节点49-50
• 5.2.2 EON中的装配路径50-53
• 5.3 虚拟装配平台的结构设计53-55
• 5.3.1 虚拟装配平台的总体结构53-54
• 5.3.2 虚拟装配平台的构建54-55
• 5.4 交互式虚拟装配平台的建立55-58
• 5.4.1 事件的路由机制55-56
• 5.4.2 人机交互的实现56-57
• 5.4.3 交互式虚拟装配平台的实现57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63

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