基于单点力反馈的虚拟装配系统的研究与开发

发布时间：2017-08-10 22:26

  本文关键词：基于单点力反馈的虚拟装配系统的研究与开发

  更多相关文章： 力反馈 虚拟装配阻力 装配导航 虚拟装配

【摘要】：本文主要对基于力反馈的虚拟装配导航技术,以及基于单点力反馈的虚拟装配阻力建模进行研究。此外,通过二次开发技术,以CAD插件的形式开发基于单点力反馈的虚拟装配系统,并分析了系统关键技术的实现方法。论文的主要工作如下:(1)根据实际装配过程的特点和作用,将装配操作过程细分为抓取、自由运动、装配准备和装配进行四个阶段。在此基础上,对装配准备和装配进行两个阶段的装配导航方法进行了研究,详细讨论了装配准备阶段的相关判定条件和反馈力计算方法,在装配进行阶段,对基于增量驱动的装配约束运动导航方法进行改进,扩大了基于增量驱动的约束运动导航方法的适用范围;(2)结合实际装配中物理约束与虚拟装配的特点,讨论装配进行阶段的偏移阻力和进行阻力,建立了基于单点力反馈的机械产品虚拟装配阻力模型。特别是,分别在间隙配合、过盈配合以及过渡配合三大类机械零件配合的情况下,讨论配合参数对虚拟装配进行阻力的影响,系统建立了三大配合下的虚拟装配阻力模型;(3)分析了基于力反馈虚拟装配系统的特点和基本原理,通过多线程方法解决了力觉渲染和视觉渲染同步化问题。设计并实现了集成于CAD系统的虚拟装配系统框架和操作流程。此外,分析了力反馈器工作空间与CAD环境空间的匹配、代理模型的构建、运动仿真和力觉渲染功能的实现方法;(4)以齿轮泵的装配为例,采用启发式的评价方法验证了基于单点力反馈的虚拟装配系统的可行性;在虚拟环境和现实环境中,分别设计了轴与套筒的装配案例,通过对比,验证了本文构建的虚拟装配阻力模型的优劣。
【关键词】：力反馈 虚拟装配阻力 装配导航 虚拟装配
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG95;TP391.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 虚拟装配导航技术研究现状12-14
• 1.2.2 力反馈技术的研究现状14-15
• 1.2.3 虚拟装配系统的研究现状15-21
• 1.2.3.1 CAD模型信息单向传递的虚拟装配系统16-19
• 1.2.3.2 集成建模功能的虚拟装配系统19-20
• 1.2.3.3 与主流CAD系统集成的虚拟装配系统20-21
• 1.3 课题的研究目的与意义21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-23
• 第二章 基于力反馈的虚拟装配导航方法23-45
• 2.1 引言23
• 2.2 基于力反馈的装配导航设计23-41
• 2.2.1 装配操作阶段的划分23-24
• 2.2.2 基于力反馈的装配准备阶段的导航设计24-32
• 2.2.2.1 位置姿态的表示和调整24-26
• 2.2.2.2 装配准备阶段的判定条件26-29
• 2.2.2.3 虚拟装配准备阶段的反馈力设计29-32
• 2.2.3 基于力反馈的装配进行阶段的导航设计32-41
• 2.2.3.1 装配约束与自由度分析33-34
• 2.2.3.2 基于增量驱动的装配约束运动导航方法34-41
• 2.3 基于力反馈的虚拟装配导航流程设计41-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 基于单点力反馈的机械装配阻力建模45-54
• 3.1 引言45
• 3.2 偏移阻力的建模45-46
• 3.3 虚拟装配进行阻力的建模46-52
• 3.3.1 间隙配合条件下的进行阻力47-48
• 3.3.2 过盈配合条件下的进行阻力48-50
• 3.3.3 过渡配合条件下的进行阻力50-52
• 3.4 虚拟装配阻力的合成52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 基于单点力反馈的虚拟装配系统的实现54-77
• 4.1 引言54
• 4.2 基于力反馈的虚拟装配系统的特点与基本原理54-55
• 4.3 虚拟装配系统设计55-67
• 4.3.1 软硬件介绍55-59
• 4.3.1.1 硬件概况56-58
• 4.3.1.2 软件概况58-59
• 4.3.2 系统需求分析与框架设计59-63
• 4.3.2.1 系统需求分析59-60
• 4.3.2.2 系统框架设计60-63
• 4.3.3 系统操作界面和功能介绍63-65
• 4.3.4 系统的操作流程65-67
• 4.4 关键技术的实现67-76
• 4.4.1 代理模型的构建与空间的匹配67-69
• 4.4.2 运动仿真的实现69-71
• 4.4.2.1 自由运动仿真的实现69-70
• 4.4.2.2 约束运动仿真的实现70-71
• 4.4.3 碰撞检测的实现71-74
• 4.4.4 力觉渲染功能的实现74-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 虚拟装配案例与分析77-89
• 5.1 引言77
• 5.2 齿轮泵的虚拟装配案例与系统可行性分析77-83
• 5.2.1 齿轮泵的虚拟装配案例77-81
• 5.2.2 系统可行性分析81-83
• 5.3 虚拟装配阻力模型优劣分析83-88
• 5.3.1 实验设计83-84
• 5.3.2 实验方法和结果分析84-88
• 5.4 本章小结88-89
• 总结与展望89-91
• 总结89-90
• 展望90-91
• 参考文献91-96
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果96-97
• 致谢97-98
• 附件98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 崔蕾;;虚拟现实技术及其应用综述[J];福建电脑;2008年05期

2 姜学智,李忠华;国内外虚拟现实技术的研究现状[J];辽宁工程技术大学学报;2004年02期

3 陈尚飞;基于分离轴理论的有向包围盒重叠测试算法[J];广西科学院学报;2005年03期

4 王念东;刘毅;李文正;李澍;刘佳;;集成化虚拟装配系统体系结构研究[J];航空学报;2009年11期

5 崔洋;包钢;王祖温;;虚拟现实技术中力/触觉反馈的研究现状[J];机床与液压;2008年07期

6 ;A survey on virtual reality[J];Science in China(Series F:Information Sciences);2009年03期

7 侯伟伟;宁汝新;刘检华;;虚拟装配中基于精确模型的碰撞检测算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2010年05期

8 杨润党;武殿梁;范秀敏;严隽琪;;基于约束的虚拟装配技术研究[J];计算机集成制造系统;2006年03期

9 王映辉,王琼芳;虚拟现实可视化技术纵横谈[J];计算机应用研究;2002年05期

10 朱文华,马登哲;虚拟装配技术的应用研究[J];机械设计与研究;2004年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈成军;基于力觉/触觉反馈的虚拟装配系统相关技术研究[D];山东大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李可;装配力引导的虚拟装配方法研究[D];西安电子科技大学;2006年

2 董向阳;基于OBB的碰撞检测算法研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

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本文编号：653023