航天产品生产制造领域中虚拟现实技术的研究和应用
发布时间：2021-04-15 10:08
对于卫星载荷分系统等大型设备来说,其装配工艺规划是极其复杂的,而且也充满了困难与挑战,复杂装配环境下的操作规范性和效率在很大程度上决定了最终质量、周期以及成本。随着虚拟现实技术的出现,使所面临的各项问题得到了有效解决。本文在研究的过程中,根据卫星装配生产期间所面临的各项问题,重点分析了虚拟装配工艺的基本技术以及设计方法,并对此展开了深入的探讨与研究。本文主要介绍了传统装配工艺设计的基本特征与内容,针对卫星载荷分系统装配工艺设计中所产生的各项问题进行分析,明确了未来的研究方向。基于此,提出了相应的工作流程与体系结构。从功能层面进行划分,可以将系统分成以下几个部分,包括实体模型采集、虚拟装配顺序规划、工艺信息生成与演示。在虚拟现实环境下,重点研究了三维模型转换技术。通过分析相关的信息与要求,以层次约束结构为基础,提出了相应的虚拟装配模型,将产品信息分为产品层、部件层、零件层、特征层、几何面层以及面片层来表达,并建立各层元素之间的约束关系,实现了三维模型到虚拟现实环境间的数据转换。研究了虚拟现实环境下的装配顺序规划。本文在研究的过程中,则是采用了智能装配顺序推理与交互式装配规划评价相结合的方...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
虚拟现实标志性设备
第二章虚拟现实环境下装配技术9图2-1卫星总装业务流程示意图装配工艺方案的优劣直接影响产品总体生产的研制周期、研制成本和产品质量，需权衡产品的构型、装配布局和装配方法的优缺点，在满足任务的前提下，使总体方案达到最优。同时，装配工艺编制时，需优化装配流程，提高部件自测自检的能力，尽量减少相互间的制约条件，也需要考虑制定一定的安全措施。装配实施是根据装配工艺要求，将经过验收合格的所有部件、仪器设备，由装配操作技术人员实施，组装成分系统、整星的过程，装配实施的质量效果直接影响整星的性能。载荷产品具有品种多样化、小批量的生产模式，其装配工艺具有以下特点：主要依靠手工作业，机械化程度低；（1）阶段性工作，且工作周期较长；（2）一般与电测试试验穿插进行，无法截然分开，增加了复杂性；（3）对装配质量和装配精度要求高，需要严格的工艺文件和操作规范来保证；
第二章虚拟现实环境下装配技术11（4）生成装配艺文件；（5）装配引导及记录；（6）操作与工艺文档符合性检查。虚拟现实环境装配顺序规划的总体流程如图2-2所示，结合载荷分系统结构设计、工艺及装配环节，建立统一的三维虚拟模型对象，从建模、结构约束、路径及顺序规划、三维可视化工艺生成、装配引导、装配操作与工艺要求符合性检查这几方面进行系统功能建设，优化结构设计和工艺方案、加强装配过程引导以及规范流程管理。图2-2虚拟现实环境装配顺序规划的总体流程（1）建立产品的装配模型卫星产品的零部件装配模型、单机分系统装配模型的获取又两种方式：一种是使用参数化三维设计软件ProE进行，获取设计模型；第二种是通过三维实景建模技术，获取实体模型。同时建立模型数据库，统一管理参数信息及模型。实现参数化建模，通过定义配合约束关系，获得健全的产品装配模型。接下来将模型进行转化，获得虚拟现实环境下所需要的模型数据，并将模型调入虚拟装配环境。（2）规划装配顺序虚拟现实装配顺序[6]规划该部分主要解决虚拟环境下产品的装配顺序规划，包括：虚拟环境下产品装配模型的建立；交互式智能装配序列的推理；装配优先约束的表达和生成。从而规划出最优的装配顺序，按照最佳装配顺序，对产品的装配过程进行仿真。（3）装配应用前几步通过对装配规划过程中的工艺数据与结果信息采取了合理表达，构建出相应的装配工艺模型，并且制定工艺文档。工作人员对具体操作流程进行浏览与查询，方便对产品的装配要求有着更加全面的了解，有利于现场的指挥操作。虚拟现实环境下的装配技术是一项新兴技术，随着该项技术的提升，显著提升了产品的装配效果，不仅可以减少成本费用的支出，而且也节省了装配周期，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]点云和视觉特征融合的增强现实装配系统三维跟踪注册方法[J]. 王月,张树生,白晓亮. 西北工业大学学报. 2019(01)
[2]虚拟现实仿真技术研究与应用[J]. 赵宁,杜劭峰,赵文军,杨春光,陈玮. 新技术新工艺. 2018(08)
[3]跨平台三维模型转换技术研究[J]. 文帅,高晶,杨薇,陈松涛,高佳伟. 网信军民融合. 2018(02)
[4]基于虚拟现实（VR）的飞机部件装配工艺技术研究与应用[J]. 王宏锋,万蕾. 航空制造技术. 2017(21)
[5]基于VR技术的船舶管路装配虚拟仿真系统设计[J]. 万隆君,涂婉丽,徐轶群,郭涛. 中国造船. 2017(01)
[6]面向智能交互的图像识别技术综述与展望[J]. 蒋树强,闵巍庆,王树徽. 计算机研究与发展. 2016(01)
[7]虚拟装配技术概述[J]. 杨建,谢志强,王坚,夏善卫. 机械制造. 2013(02)
[8]浅谈虚拟装配设计系统的特征及意义[J]. 杨月,吴庆锋. 工业设计. 2011(04)
[9]信息素动态更新的改进蚁群算法[J]. 孙改平,郭海文. 福建电脑. 2010(01)
[10]面向虚拟装配的VR与CAD系统信息集成技术[J]. 王念东,刘毅,李文正. 机械科学与技术. 2009(01)
博士论文
[1]增强现实中的三维物体注册方法及其应用研究[D]. 徐迟.华中科技大学 2011
[2]基于虚拟现实的卫星装配工艺设计方法及其应用[D]. 夏平均.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]实体建模技术及其应用研究[D]. 张居峰.西安电子科技大学 2014
[2]基于蚁群算法和遗传算法的机器人路径规划研究[D]. 李晋.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3139130
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
虚拟现实标志性设备
第二章虚拟现实环境下装配技术9图2-1卫星总装业务流程示意图装配工艺方案的优劣直接影响产品总体生产的研制周期、研制成本和产品质量，需权衡产品的构型、装配布局和装配方法的优缺点，在满足任务的前提下，使总体方案达到最优。同时，装配工艺编制时，需优化装配流程，提高部件自测自检的能力，尽量减少相互间的制约条件，也需要考虑制定一定的安全措施。装配实施是根据装配工艺要求，将经过验收合格的所有部件、仪器设备，由装配操作技术人员实施，组装成分系统、整星的过程，装配实施的质量效果直接影响整星的性能。载荷产品具有品种多样化、小批量的生产模式，其装配工艺具有以下特点：主要依靠手工作业，机械化程度低；（1）阶段性工作，且工作周期较长；（2）一般与电测试试验穿插进行，无法截然分开，增加了复杂性；（3）对装配质量和装配精度要求高，需要严格的工艺文件和操作规范来保证；
第二章虚拟现实环境下装配技术11（4）生成装配艺文件；（5）装配引导及记录；（6）操作与工艺文档符合性检查。虚拟现实环境装配顺序规划的总体流程如图2-2所示，结合载荷分系统结构设计、工艺及装配环节，建立统一的三维虚拟模型对象，从建模、结构约束、路径及顺序规划、三维可视化工艺生成、装配引导、装配操作与工艺要求符合性检查这几方面进行系统功能建设，优化结构设计和工艺方案、加强装配过程引导以及规范流程管理。图2-2虚拟现实环境装配顺序规划的总体流程（1）建立产品的装配模型卫星产品的零部件装配模型、单机分系统装配模型的获取又两种方式：一种是使用参数化三维设计软件ProE进行，获取设计模型；第二种是通过三维实景建模技术，获取实体模型。同时建立模型数据库，统一管理参数信息及模型。实现参数化建模，通过定义配合约束关系，获得健全的产品装配模型。接下来将模型进行转化，获得虚拟现实环境下所需要的模型数据，并将模型调入虚拟装配环境。（2）规划装配顺序虚拟现实装配顺序[6]规划该部分主要解决虚拟环境下产品的装配顺序规划，包括：虚拟环境下产品装配模型的建立；交互式智能装配序列的推理；装配优先约束的表达和生成。从而规划出最优的装配顺序，按照最佳装配顺序，对产品的装配过程进行仿真。（3）装配应用前几步通过对装配规划过程中的工艺数据与结果信息采取了合理表达，构建出相应的装配工艺模型，并且制定工艺文档。工作人员对具体操作流程进行浏览与查询，方便对产品的装配要求有着更加全面的了解，有利于现场的指挥操作。虚拟现实环境下的装配技术是一项新兴技术，随着该项技术的提升，显著提升了产品的装配效果，不仅可以减少成本费用的支出，而且也节省了装配周期，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]点云和视觉特征融合的增强现实装配系统三维跟踪注册方法[J]. 王月,张树生,白晓亮. 西北工业大学学报. 2019(01)
[2]虚拟现实仿真技术研究与应用[J]. 赵宁,杜劭峰,赵文军,杨春光,陈玮. 新技术新工艺. 2018(08)
[3]跨平台三维模型转换技术研究[J]. 文帅,高晶,杨薇,陈松涛,高佳伟. 网信军民融合. 2018(02)
[4]基于虚拟现实（VR）的飞机部件装配工艺技术研究与应用[J]. 王宏锋,万蕾. 航空制造技术. 2017(21)
[5]基于VR技术的船舶管路装配虚拟仿真系统设计[J]. 万隆君,涂婉丽,徐轶群,郭涛. 中国造船. 2017(01)
[6]面向智能交互的图像识别技术综述与展望[J]. 蒋树强,闵巍庆,王树徽. 计算机研究与发展. 2016(01)
[7]虚拟装配技术概述[J]. 杨建,谢志强,王坚,夏善卫. 机械制造. 2013(02)
[8]浅谈虚拟装配设计系统的特征及意义[J]. 杨月,吴庆锋. 工业设计. 2011(04)
[9]信息素动态更新的改进蚁群算法[J]. 孙改平,郭海文. 福建电脑. 2010(01)
[10]面向虚拟装配的VR与CAD系统信息集成技术[J]. 王念东,刘毅,李文正. 机械科学与技术. 2009(01)
博士论文
[1]增强现实中的三维物体注册方法及其应用研究[D]. 徐迟.华中科技大学 2011
[2]基于虚拟现实的卫星装配工艺设计方法及其应用[D]. 夏平均.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]实体建模技术及其应用研究[D]. 张居峰.西安电子科技大学 2014
[2]基于蚁群算法和遗传算法的机器人路径规划研究[D]. 李晋.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3139130
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