面向虚拟装配的装配信息自动提取技术的研究与实现..doc

・现代设计与先进制造技术・桑小冲周华林左敦稳等面向虚拟装配的装配信息自……33面向虚拟装配的装配信息自动提取技术的研究与实现-●桑小冲1,周华92,左敦稳1,闫静1。薛善良1(,江苏南京210016)(,江苏南京210006)摘要:针对商品化CAD系统与虚拟装配系统之间装配信息的转换问题,根据CAD系统中装配信息的表达形式,提出了一种获取装配信息的算法,实现了PlD厄中装配信息的自动提取。并依据Pro/E中装配信息的数据结构和虚拟装配系统的功能要求,设计了一种适用于虚拟装配系统的装配数据结构,较好解决了Pro/E与虚拟装配系统之间的装配信息集成问题,提高了虚拟装配的效率。关键词:虚拟装配;装配约束;自动获取;数据结构;Pm但中图分类号:Ⅱ,:A文章编号:1672—1616(2010)19一O们3一舛信息等。几何模型信息可以实现在VR环境中零件对象的几何建模和动态碰撞检测,装配信息则是实现虚拟现实环境中装配约束自动识别和装配导航【5-7]两项基本功能的前提和基础。虚拟装配技术是快速实现装配工艺设计的一种新的有效途径【ll。它将虚拟现实技术与装配工艺设计技术结合起来为装配工艺设计人员提供一个直观、方便、快捷和逼真的虚拟装配规划环境,并能有效地将装配工艺设计过程和装配仿真过程结合起来,在装配工艺设计的过程中实时地检验装配方案的合理性【2】2。但是作为虚拟装配技术实现的软件基础,当前的虚拟现实软件还存在着建模能力弱、功能不完善等问题,无法满足机械产品的装配工艺规划的要求【3|。为了实现机械产品的虚拟装配,目前较理想的方法是让CAD软件和虚拟现实软件协同工作,发南京航空航天大学谢健在参考国内外文献基础上,利用Pro/E自带的格式转换接口,已经实现了几何模型数据的自动转换[8】8。对于装配信息的数据转换,参考国内外文献,发现万毕乐等实现了在Pro/E中提取装配信息【9]9,但是其装配信息提取的算法只是针对于自己特定的数据结构。为了实现一种应用更为广泛的装配信息提取算法,本文提出按照虚拟装配环境的需要对PlD僵中的装配体数据结构进行简单修改,快速实现虚拟环挥各自的优势【4J。当前较为流行的CAD软件Pro/E,能快速地实现机械产品的几何建模和装配境下装配体的数据结构设计的想法。这样设计的数据结构能够保持一致性和Pro/E软件的兼容性,并且以此设计的装配信息提取算法也能广泛使用。,同时还可以完成零件之间的静态干涉检验等。但是对零件在运动过程中的碰撞却无法检测,而虚拟现实软件支持多种高效的三维输入输出设备,同时在动态碰撞检测方面具有较成熟的算法,能够逼真地模拟现实的装配过程,因此如果将这两种软件的功能结合起来,就可以实现一个功能完善VR环境下装配数据结构设计VR环境下装配信息需求分析虚拟现实环境中,装配约束的自动识别和装配的虚拟装配系统。但是为了实现虚拟现实环境下导航是两项基本而关键的功能。为实现虚拟现实。岫数据的重用和参考,需要实现CAD软件和虚拟现实软件之间的数据转换。本文CAD软件使用环境中装配约束的自动识别,需要从Pro厄搭建的CAD模型中提取零部件之间的约束信息,包括约Pro/E,需要转换的信息包括几何模型信息和装配收稿日期:2010—06—04束的类型、约束参考面ID号和约束参考面所属零作者简介:桑小冲(1985一),男,湖北荆州人,南京航空航天大学硕士研究生,主要研究方向为制造业信息化。2010年10月中国制造业信息化第39卷第19期件的ID号等。为了实现装配导航,需要获得约束环境下装配顺序的规划提供参考。参考面的具体信息,。参考面的基本参数包括在Pro/E中装配信息包括装配组件信息和装局部坐标系和特征尺寸,特征尺寸指圆柱面和球面配层次树[10],装配组件信息定义了组件与组件之的半径、圆锥面的夹角等。间的约束关系,它采用结构体的形式存储了相关的目前,在VR环境下,可以充分发挥装配工艺数据,见表1;装配层次树存储了装配顺序信息,装规划人员的经验和主动性,但随着产品零件数量和配层次树中的每一个结点代表一个装配组件,一个结构复杂程度的增加,规划效率下降,难度提高。装配组件可以是一个零件,也可以是一个子装配为此,Ⅵ之环境下实现装配提示及智能化支持,已体。装配层次树中,从上到下的层次关系记录了组经成为虚拟装配发展的必然趋势。因此还需要获件之间的归属关系;每一层从左到右记录了零部件取CAD模型中已有的设计装配顺序信息,为虚拟的装配先后顺序,如图1所示。表1组件数据结构第一层第二层第三层第四层第五层。装配体或子装配口零件图1装配层次树示意图在Pro/E中,组件也是作为一个特征对象进行