[优秀论文]多用户协同虚拟装配建模与数模处理技术研究.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
多用户协同虚拟装配建模与数模处理技术研究
姓名:高建武
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:王军杰
20080201
上海交通大学硕士论文
多用户协同虚拟装配建模与数模处理技术研究

摘要

协同设计是现代产品设计的必然趋势,然而不同设计者设计的产
品在最后总装的时候会不可避免地出现产品装配干涉现象。因此,产
品生产前的装配验证非常的重要。一般,协同设计人员之间的地理位
置非常遥远、设计人员对于零部件核心信息的保密要求、设计人员之
间可能使用不同的设计软件等方面的因素都使得产品的协同装配设计
变得非常困难。协同虚拟装配系统为设计人员异地间实施实时虚拟装
配设计提供了条件。利用协同虚拟装配系统可以使参与协同设计人员
在异地之间通过网络在统一的虚拟环境下进行协同虚拟装配设计,从
而保证了产品设计的正确率,缩短了产品设计周期,提高了产品的市
场竞争力。
本课题来源于上海市科委重点攻关项目:“面向复杂产品协同装配
设计的分布式 VR 系统应用研发”。本课题研究内容属于分布式协同虚
拟装配系统(DCVAE)应用层中的数据模型层和管理服务层的内容。
现有的虚拟装配系统数据多来源于 CAD 系统,通过对 CAD 系统
的二次开发获得一份中性文件作为虚拟装配系统的初始化信息文件。
I
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但是以往的方法是针对单个零件的产品信息建模。在复杂产品的设计
背景之下,特别像汽车,其零部件数可能有 20000 个之多,因此参与
协同装配设计的必然是基于部件级别。针对上述问题,提出了显示层、
碰撞检测层、逻辑层、部件信息层四层次的产品表达法。该方法支持
交互式部件信息建模,很好地满足了面向复杂产品的协同虚拟装配设
计要求。
将基于角色访问控制模型(RBAC)应用于协同虚拟装配系统的用
户管理模块。对应 RBAC 模型的基本概念,进行了协同装配系统的用
户分析,角色分析、权限分析。该模型的核心思想是通过“角色”的
桥梁作用,在用户和权限之间建立联系。将用户和访问资源逻辑分离,
具有较高的安全策略,同时简化了系统权限控制。
分析了协同设计过程中数据版本的特点和内容,提出了一套设计
人员、产品数据之间的约束管理机制。该机制支持协同装配设计过程
中的产品一致性维护和设计过程中的产品数据历史回溯。
针对协同虚拟装配设计对模型数据的特殊要求:既要共享数据又
要对产品敏感信息进行有效保护,提出并实现了基于装配特征的显示
模型简化算法。该算法分为两部分:通过 CAD 系统的二次开发技术
获得装配特征的紧扣包围盒信息;之后对包围盒之外的 STL 文件进行
简化。简化算法是基于 Garland 二次误差算法的一系列改进。
II
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通过对协同设计特点的分析,建立了汽车协同虚拟装配设计评审
流程。合作单位对 DCVAE 系统的应用情况表明,基于本文研究内容
开发的数据模型层和管理服务层很好地支持了汽车协同虚拟装配。

关键字: 协同虚拟装配,数据转换,角色访问控制,用户管理,版本
管理,装配特征,模型简化,汽车协同虚拟装配评审流程

III
上海交通大学硕士论文
STUDY ON MULTI-USER COOPERATION VIRTUAL
ASSEMBLY ENVIRONMENT MODELING AND DISPLAY
MODEL SIMPLIFICATION

ABSTRACT

Cooperative designing is the inevitable trend in the modern product
designing. However, there would be the interference phenomena among the
parts designed by different designers. Therefore the pre-assembly testing is
very important before manufacture. Usually the distance between different
designers is very far. Designers always require keeping secret information of
the part when sharing his product with the others. Different designers may
use differ