基于数据手套的虚拟装配关键技术的研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyanling100wang
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装配是产品制造过程的末端环节,更是产品功能实现的主要过程,装配工艺的优劣直接影响产品的最终装配质量。目前,对于结构复杂、装配精度要求高的产品,一般采用建立物理样机的方法来设计其装配工艺,这无疑会造成大量人力、物力和财力资源的浪费。虚拟装配技术为解决上述问题提供了一种快速、低成本的新途径。  针对传统虚拟装配系统交互手段不足的缺点,在MFC开发平台上,基于虚拟现实软件EON Studio开发了基于数据手套的虚拟装配系统。本文还对装配序列规划方法进行了研究,提出了基于子装配的装配序列规划方法,并通过虚拟装配系统对规划的装配序列进行了可行性验证。论文完成的主要工作及取得的成果如下:  建立了虚拟手的几何模型、运动学模型以及从人手到虚拟手的运动映射关系,通过对手指模型添加关节并对其进行皮肤映射的方法,解决了虚拟手皮肤断裂问题;对虚拟手操作的种类进行了归纳,实现了数据手套与虚拟装配系统之间的交互操作,并能通过简单的手势完成相应的动作;研究了碰撞检测理论,通过在EON Studio中使用层次包围盒的方法解决了系统运行效率和检测效果之间的矛盾,保证了系统运行的流畅性。  建立了基于有向约束图的装配模型,并给出了基于子装配的装配序列规划系统框架,从而将产品装配序列规划问题转化为子装配的装配序列规划问题;给出了子装配的相关定义,并从稳定性和干涉性两个方面设计了子装配的识别方法;最后,给出了装配序列评价函数和基于子装配的算法流程图,并通过电机车轴承箱装配实例验证了该算法的有效性。  给出了虚拟装配系统的体系结构和工作流程,在MFC平台上,基于数据手套和位置跟踪器并结合虚拟现实软件EON Studio开发了原型系统,并通过实例验证了系统的各项功能。
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