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虚拟装配是虚拟设计制造技术近年来的一个新兴的研究方向,它的研究与发展极大地推进了虚拟制造技术的完善,具有广阔的应用前景。本论文对虚拟装配的部分关键技术和装配过程可视化系统在 Pro/ENGINEER 平台上的实现方法进行了分析和研究,并完成了系统的初步开发。做了以下的研究:
(1) 研究了装配过程可视化中存在的几个关键技术问题,即装配过程交互控制技术、碰撞检测技术、装配规划技术和装配信息的记录。结合原型系统的开发过程,给出了关键技术的实现方案。该方案以鼠标点取原件,设置原件移动方向的方式实现装配元件的交互控制;在元件拆卸过程中,利用本文改进的 AABB 包围盒法进行实时干涉检验确保拆卸路径的有效性;将装配规划的操作以一个数据链表来记录,每一个零件的装/拆关键点用一个链表节点来表示,有利于装配序列的求解。
(2) 对虚拟装配过程规划及仿真进行了详细的研究,建立了装配过程的基本数学模型,分析了装配过程仿真的基本原理,给出了装配过程规划及仿真的设计思想和实现方法,包括装配顺序的生成、装配仿真过程的实现等。以拆卸法为装配规划的基本方法,通过人机交互的方式对零部件的装配序列与路径进行调整,并通过用户的经验知识及拆卸过程的实时碰撞检测等手段,保证了拆卸路径的有效性。对交互式拆卸的结果进行求逆即得到装配序列及路径,并以文件的形式输出;最后以输出结果为仿真模块的输入数据,实现对装配体进行装配过程仿真,以可视化的方式向用户直观的展示装配体在用户所指定的装配序列与路径下的可装配性。
(3) 利用VC++6.0(MFC)编程语言及 Pro/TOOLKIT 在Windows XP系统上对Pro/ENGINEER 进行二次开发,完成了原型系统的开发。这一原型系统可以完成虚拟装配的典型技术环节,如零部件的拾取、拆装、及元件的碰撞检测等功能,适用于产品开发中的装配过程模拟、装配路径规划、装配操作训练等应用。