虚拟装配系统中视觉因素的量化计算技术研究

发布时间：2017-08-31 12:22

  本文关键词：虚拟装配系统中视觉因素的量化计算技术研究

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【摘要】：产品的开发过程中,装配毫无疑问是其中最重要也是最消耗人力物力的关键环节,并且对产品质量、生产周期以及生产成本产生了重要的影响。通过虚拟装配技术可以建立近乎真实的装配环境,对产品的装配过程进行仿真,验证零部件的可装配性、空间布局的合理性、操作可达性以及装配人员的舒适性等。利用虚拟装配环境在产品早期设计阶段对装配方案和产品可装配性进行评价,发现潜在的装配冲突和设计缺陷,促使设计人员尽早发现错误并修改,从而优化产品装配性能,提高产品质量,缩短开发周期,提高市场竞争力。目前产品的可装配性评价中有关人机工程方面的评价很少,在这些评价当中绝大多数都是定性的评价,而缺乏定量的评价。人作为生产装配活动的主要参与者,直接或间接的影响着整个产品装配的效率。装配环境中有多因素影响着操作者的装配活动,如设备因素、工模器具、工艺流程等,然而,我们往往忽略了人机方面的因素。可装配性评价中人机因素包括很多方面,例如:视觉因素、舒适度因素及能量消耗等。本文通过虚拟现实软件3ds Max,对人机因素中的视觉因素进行了量化研究。通过在人体测量学的基础上根据人的生理特性建立可视椎,在坐标转换的基础上建立局部坐标系以方便计算,并且产生均匀分布的直线来模拟人体的视线,计算待装配零件在操作者视野中能见部分的百分比。给出了计算实例,定量的评价操作人员的视觉可达性。通过虚拟装配中视觉因素的量化计算结果,对视觉可达性作出评价,可以在产品装配的初期调整装配空间、零部件分布、装配位置等从而使视觉可达性达到最佳状态,尽可能减少人体生理及心理的疲劳,降低装配失误率以及生产周期,使生产效益最大化。结合实际对视觉因素的量化计算作了算法改进,给出了可视椎锥角的优化方法以减少不必要的计算,提高计算的准确度;还提出了当待装配零件因为空间布局或装配位置的限制而并不处于最佳可视区而是在操作者的最大视野区域内时可视椎的建立方法。
【关键词】：虚拟装配 产品可装配性评价 视觉因素
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG95
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 选题背景13-19
• 1.1.1 人机工程学13-15
• 1.1.2 虚拟装配15-17
• 1.1.3 基于人机工程的产品可装配性评价17-19
• 1.2 研究现状19-20
• 1.3 课题研究的主要内容及意义20-23
• 1.3.1 研究内容20-21
• 1.3.2 研究的主要意义21-23
• 第二章 虚拟环境下的可装配性评价23-35
• 2.1 虚拟装配23-30
• 2.1.1 虚拟装配概述23-28
• 2.1.2 虚拟装配系统中的人因问题28-30
• 2.2 基于视觉可达性的可装配性评价30-32
• 2.2.1 评价的实现30-31
• 2.2.2 评价标准31-32
• 2.3 虚拟现实软件介绍32-33
• 2.3.1 3ds Max概述32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 视觉因素的量化计算基础35-55
• 3.1 人体测量35-43
• 3.1.1 人体测量在工业设计领域中的应用36-37
• 3.1.2 人体测量的基础与内容37-40
• 3.1.3 我国人体尺寸的测量40-43
• 3.2 视觉因素量化计算中的可视椎43-45
• 3.3 坐标转换45-50
• 3.3.1 概述45-46
• 3.3.2 三种常用的坐标46-47
• 3.3.3 局部坐标系与世界坐标系之间的坐标变换47-50
• 3.4 判断点是否在多边形内的方法介绍50-53
• 3.4.1 射线法50-51
• 3.4.2 角度累加法51
• 3.4.3 向量符号判别法51-52
• 3.4.4 面积法52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 虚拟装配环境下视觉因素的量化计算55-69
• 4.1 视觉因素的定义55-57
• 4.2 视觉因素量化计算的步骤过程57-61
• 4.2.1 可视椎的建立57
• 4.2.2 世界坐标系到局部坐标系的坐标转换57-59
• 4.2.3 法线向量59
• 4.2.4 模拟视线与面交点的判断59-60
• 4.2.5 视野系数S的计算60-61
• 4.3 计算实例61-64
• 4.4 算法优化64-67
• 4.4.1 可视椎锥角64-66
• 4.4.2 最大视野区域66-67
• 4.5 本章小结67-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-73
• 致谢73-75
• 作者简介75-76

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本文编号：765560