基于EON Studio的减速器虚拟装配技术研究

发布时间：2017-07-08 18:07

  本文关键词：基于EON Studio的减速器虚拟装配技术研究

  更多相关文章： 虚拟现实 数据手套 虚拟手 人机交互 EON

【摘要】：对于制造业而言,每一个企业都面临着持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争,竞争的核心就是以知识为基础的新产品的竞争。虚拟装配技术正是在这样的背景下得到了快速发展,已经在机械设计、装配,样机制造等领域得到了广泛应用。在产品开发设计的过程中,装配设计是重要环节,也是产品获得整体性能的最后环节。虚拟装配技术是以虚拟现实为基础发展而来,广泛应用于科研、教育、培训、军工等方面。 本文借助甘肃省机械科学研究院虚拟现实实验室进行以下几个方面的研究： (1)研究了虚拟现实实验室的硬件构成,对虚拟实验室架构进行了研究,并对虚拟环境中的建模方式、CAD模型信息提取进行了较为深入的研究。 (2)建立虚拟手,实现人手与虚拟手的动作映射。分析研究虚拟手的静态建模、动态控制和人机交互,对于交互过程中要使用的虚拟手模型,分别使用MultiGen Creator和3DSMAX建模的方法建立了模型。分析了数据手套的连接方法,建立了虚拟手与数据手套的通信关系,实现了动作映射,为人机交互连接做好准备。 (3)对碰撞检测方法进行详细分析和研究,结合EON开发出较为合适的碰撞检测方式。重点分析了几种常见的碰撞检测方法,分析了其适用范围,结合EON的Collision Object碰撞检测节点,通过对节点进行开发,同时设定抓取规则完成了碰撞检测、抓取、移动释放等同步操作。 (4)通过改进遗传算法实现了对减速器装配过程中的序列规划,利用数据手套在VC++中开发出来的数据接收模块,结合EON SDK开发出虚拟手的控制节点,实现对虚拟手的实时操作。结合EON中开发的碰撞检测节点,按照计算出的减速器装配序列,在虚拟现实环境中对减速器进行了人工手动装配操作,记录各个零部件的空间信息,实现人机交互操作。 (5)结合改进遗传算法得到的减速器装配序列,在EON中通过使用节点和对节点进行开发,实现了在虚拟环境中按照规定减速器装配序列进行自动装配。
【关键词】：虚拟现实 数据手套 虚拟手 人机交互 EON
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.46;TG95
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 课题研究的背景及意义14-15
• 1.2 国外研究现状15-16
• 1.3 国内研究现状16-17
• 1.4 虚拟装配技术在企业的应用17-18
• 1.5 本文的研究内容18-19
• 1.6 课题基金来源19-20
• 第2章 虚拟现实平台搭建20-33
• 2.1 虚拟现实工作原理20
• 2.2 虚拟装配平台的硬件环境20-22
• 2.3 实验平台的交互设备22-24
• 2.3.1 Flock of Birds位置跟踪器22
• 2.3.2 位置跟踪器的坐标标定22-23
• 2.3.3 Wanda六自由度三维漫游交互设备23
• 2.3.4 数据手套(5DT Data Glove)23-24
• 2.4 虚拟环境硬件搭建效果图24-25
• 2.5 虚拟装配系统的软件平台25-27
• 2.5.1 仿真平台的选择26-27
• 2.5.2 系统建模软件27
• 2.6 虚拟装配模型建模27-28
• 2.6.1 虚拟装配模型与CAD模型的区别27-28
• 2.6.2 虚拟装配模型信息组成28
• 2.7 装配模型的类别28-29
• 2.7.1 基于层次化装配模型28-29
• 2.7.2 基于关系装配模型29
• 2.8 基于PRO/E装配模型信息提取29-32
• 2.8.1 中性文件的提取29-31
• 2.8.2 装配信息的提取31
• 2.8.3 PRO/E系统装配体转化实例31-32
• 2.9 本章小结32-33
• 第3章 虚拟手的建立与应用33-46
• 3.1 人手的结构和运动分析33-34
• 3.2 模型变换原理34-37
• 3.3 接收外部信息的程序开发37-39
• 3.3.1 基于EON SDK的Hand节点开发37
• 3.3.2 EON SDK开发环境的建立37-38
• 3.3.3 VC与EON之间的相互通信38
• 3.3.4 节点与程序控制的虚拟手动作分析38-39
• 3.4 数据手套的使用39-42
• 3.4.1 数据手套及接口39-40
• 3.4.2 数据手套数据的读取40-41
• 3.4.3 数据手套的校准41-42
• 3.5 虚拟手建模及手势合成42-43
• 3.6 数据手套与虚拟手的动作映射43-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第4章 碰撞检测研究46-56
• 4.1 碰撞检测46-49
• 4.1.1 碰撞检测算法的影响因素47
• 4.1.2 包围体的期望特征47-48
• 4.1.3 几何测试中行列式变换48-49
• 4.2 轴对齐包围盒(AABB)49-51
• 4.2.1 最小值—最大值49-50
• 4.2.2 最小值—范围值50
• 4.2.3 中心点位置—半径50-51
• 4.3 方向包围盒(OBB)51-52
• 4.4 离散有向多面体(k-DOP)52-53
• 4.5 球形包围盒(Sphere球体)53-54
• 4.6 在EON Studio中的碰撞检测54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第5章 装配序列优化及在EON中人机交互装配实现56-71
• 5.1 装配序列规划56
• 5.2 改进遗传算法56-60
• 5.2.1 装配序列规划问题56
• 5.2.2 染色体的定义56-57
• 5.2.3 算法步骤57-58
• 5.2.4 遗传算子58
• 5.2.5 建立干涉矩阵58-59
• 5.2.6 装配方向的确定59-60
• 5.3 减速器实例分析60-61
• 5.4 EON Studio简介61-64
• 5.4.1 EON Immersive62
• 5.4.2 EON Studio主要节点62-63
• 5.4.3 EON应用程式的创作流程及模型导入63-64
• 5.5 人机交互实验64-70
• 5.5.1 Script节点的功能扩展64
• 5.5.2 使用数据手套进行模型虚拟装配64-67
• 5.5.3 使用节点及编程进行减速器的虚拟装配67-70
• 5.6 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 总结71
• 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录78

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本文编号：535679