基于Virtools的童车虚拟装配系统关键技术研究与应用
本文选题:Virtools + 虚拟装配 ; 参考:《天津财经大学》2016年硕士论文
【摘要】:虚拟装配是工业领域中虚拟现实技术的经典应用,国内外科研机构近年来研究虚拟装配技术取得了显著的成果,并将成果应用于实际生产生活,使得虚拟装配的市场前景和应用范围得到了飞速发展,目前已经广泛应用于航天、教育、生产制造以及信息管理等多个领域。近些年全球童车市场消费需求不断攀升,童车行业的创新设计工作量也不断增大。在此背景下,论文将虚拟装配技术和童车行业需求两者相结合,研发了基于Virtools的童车虚拟装配系统,并研究了实现童车虚拟装配系统的关键技术。首先,论文介绍了虚拟装配的定义和特点,并对比分析一些典型的虚拟装配系统开发平台,最终决定选取Virtools 5.0进行虚拟装配系统开发。其次,在分析了基于层次和基于关系的建模方式利弊之后,提出了适用于童车虚拟装配系统的装配信息建模方法,构建基于层次结构和关系结构的童车混合装配信息模型,高效且完整的表达了童车虚拟装配信息。同时,提出了统一、高效的基于童车虚拟装配的装配序列规划算法和装配路径规划及优化算法。特别是在装配路径规划时,提出结合位移增量法和固定间隔时间采样法的方式选定并记录关键位姿,这样可以记录零部件连续的运动轨迹。并提出有效采样点算法优化装配路径关键采样点,最终生成正确且合理的装配路径。接着详细分析研究了童车虚拟装配系统中的装配约束和装配干涉检查。考虑到在导入零部件时获取的装配约束信息不同,提出了基于运动自由度的装配约束算法。结合实际童车装配工作经验和实际约束条件,提出了自由状态下和自由度受限制条件下的两种空间位姿变换,实现了高仿真度的童车虚拟装配约束。并采用基于球形包围盒的碰撞检测算法实现系统的干涉检验功能。最后,本文实现了在Virtools 5.0和Visual Studio 2012平台中搭建童车虚拟装配系统,并利用童车零部件模型验证童车虚拟装配系统功能的正确性,证明了论文研究的童车虚拟装配关键技术具有可行性。
[Abstract]:Virtual assembly is a classical application of virtual reality technology in the field of industry. In recent years, research institutes at home and abroad have made remarkable achievements in the research of virtual assembly technology, and applied the results to practical production and life. With the rapid development of the market prospect and application scope of virtual assembly, it has been widely used in many fields such as aerospace, education, manufacturing, information management and so on. In recent years, the global child car market consumer demand continues to rise, the child car industry innovation design workload is also increasing. Under this background, this paper combines virtual assembly technology with the demand of child vehicle industry, develops a virtual assembly system based on Virtools, and studies the key technology to realize the virtual assembly system. Firstly, the definition and characteristics of virtual assembly are introduced, and some typical development platforms of virtual assembly system are compared and analyzed. Finally, it is decided to select Virtools 5.0 to develop virtual assembly system. Secondly, after analyzing the advantages and disadvantages of the hierarchical and relational modeling methods, the assembly information modeling method suitable for the virtual assembly system is proposed, and the hybrid assembly information model based on the hierarchical structure and the relational structure is constructed. The virtual assembly information is expressed efficiently and completely. At the same time, a unified and efficient assembly sequence planning algorithm and assembly path planning and optimization algorithm based on virtual assembly of child vehicle are proposed. Especially in assembly path planning, the method of displacement increment and fixed interval sampling is proposed to select and record the key position and pose, which can record the continuous motion trajectory of parts. An effective sampling point algorithm is proposed to optimize the key sampling points of assembly path, and the correct and reasonable assembly path is finally generated. Then the assembly constraint and assembly interference check in the virtual assembly system are analyzed and studied in detail. Considering the difference of assembly constraint information obtained when importing components, an assembly constraint algorithm based on motion degree of freedom is proposed. Combined with practical working experience and practical constraints, two kinds of spatial position and pose transformation under free state and restricted degree of freedom are put forward, and the virtual assembly constraint of children's car with high fidelity is realized. The collision detection algorithm based on spherical bounding box is used to realize the interference detection function of the system. Finally, the virtual assembly system is built on the platform of Virtools 5.0 and Visual Studio 2012, and the function of the virtual assembly system is verified by using the model of child vehicle parts. It is proved that the key technology of virtual assembly is feasible.
【学位授予单位】:天津财经大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.9
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,本文编号:2114287
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