一种面向生产现场的半沉浸式装配工艺规划方法，属于先进制造领域中虚拟制造技术的范畴。本发明专利技术为解决复杂机电产品的装配工艺规划难、装配质量难以预测和装配现场管理落后等问题，充分融合沉浸式虚拟环境和传统工程环境的各自优势，提出了一种半沉浸式的装配工艺规划方法，该方法由模型数据获取、面向生产现场的装配车间建模、初始装配工艺生成和装配工艺后处理四部分组成。本发明专利技术在一定程度上为解决复杂产品的装配工艺规划难的问题提供了一条有效的途径和方法。
A semi submerged assembly process planning method for production field
A semi submerged assembly process planning method for production field, which belongs to the category of virtual manufacturing technology in advanced manufacturing field. The present invention is to solve the assembly process planning of complex electromechanical products is difficult, difficult to predict assembly quality and assembly site management problems such as backward, the advantages of the full integration of immersive virtual environment and traditional environment engineering, put forward the assembly process planning method of semi immersion, the method of data acquisition, by the model of worksite oriented assembly workshop modeling, assembly process and assembly process of the initial formation of postprocessing of four parts. The invention provides an effective way and method for solving the difficult problem of assembly process planning of complex products to a certain extent.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型机电产品装配工艺规划方法，属于先进制造领域中的虚拟制造技术范畴，特别涉及半沉浸式的虚拟装配工艺规划方法。
技术介绍
由于装配问题的复杂性，复杂产品的装配工艺规划一直是机电产品设计制造一体化中的薄弱环节，特别是对于导弹、卫星等复杂武器装备的装配，由于其具有多品种、变批量、装配精度要求高、装配填充密度大、装配质量难以预测、以手工装配为主以及有时还要求安全性装配或不可逆性装配等特点，其装配工艺规划与优化问题一直是研究的热点和难点。目前，在计算机辅助导弹和卫星等复杂武器装备的装配工艺规划方法方面，主要还停留在以实物试装和填卡片式的工艺文件直接编辑的方法。虽然利用计算机和人工智能技术可以建立装配关系模型并通过规则推理自动生成产品装配序列，但由于1)随着产品所包含的零件数目增多，可能的装配序列数目会出现组合爆炸；2)目前人工智能技术的发展水平还很难将规划人员的知识和经验抽象成具体规则；(3)实际装配中，操作人员的工作环境和现场管理水平将对装配工艺产生重要影响，所以目前复杂武器装备的装配工艺规划制定大部分仍停留在依靠实物试装的手工制定阶段。虚拟装配技术的出现，为从几何、物理、过程等多方面研究装配工艺规划和改变目前复杂机械产品的装配工艺规划技术相对落后的现状提供了一条有效的途径。美国华盛顿州立大学与国家标准技术研究所NIST合作开发的虚拟装配设计环境VADE是一个具有代表性的虚拟装配系统，其主要目的是通过生成一个用于装配规划和评价的虚拟环境来探索产品制造中运用虚拟现实技术的可能性。希腊Patras大学制造系统实验室Chryssolouris等开发了虚拟装配工作单元，并以快艇的螺旋桨的装配为例，对影响装配时间的因素(如装配者的力量、工作单元布局等)进行了分析评价，并建立了半经验式的时间模型。美国Arizona州立大学Nong Ye与Illinois大学Prashant Banerjee等学者对传统工程环境(TE)、非沉浸式桌面虚拟环境(DVR)以及沉浸式CAVE虚拟环境(CVR)进行了对比试验，得出1)采用虚拟装配技术可以大大缩减实际装配的时间。2)采用虚拟装配技术可以大大减少实际装配过程中出现问题的数量。3)采用虚拟装配技术可以大大减少实际装配过程中复杂装配工序的数量。4)采用虚拟装配技术可以使实际装配工序之间采用更多的相似性。参考文献Sankar Jayaram，Hugh I Connacher，Kevin W Lyons.Virtual assembly using virtual reality techniques.Computer-Aided Design，1997，29(8)575～584Connacher H I，Jayaram S.Virtual Assembly Design Environment.Proceedings of the Computers inEngineering Conference and the Engineering Database Symposium，ASME 1995875-885George Chryssolouris，Dimitris Mavrikios，Dimitris Fragos et al. A virtual reality-based experimentationenvironment for the verification of human-related factors in assembly processes.Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing，2000，l6267～276University of Patras.Laboratory for Manufacturing Systems & Automation .http//lms.mech.upatras.gr/index.html，2004-10-25Nong Ye，Prashant Banerjee，Amamath Banerjee. A Comparative Study of Assembly Planning inTraditional and Virtual Environments.IEEE Transactions on Systems，Man and Cybernetics，Part CApplications and Reviews，1999，29(4)546～555
技术实现思路
为解决复杂机电产品的装配工艺规划难、装配质量难以预测和装配现场管理落后等问题，提出了一种半沉浸式的虚拟装配工艺规划方法，该方法由模型数据获取、面向生产现场的装配车间建模、初始装配工艺生成和装配工艺后处理四部分组成。所谓“半沉浸式”是指在虚拟装配工艺规划的过程中，不片面追求在装配工艺规划全过程都采用沉浸式的虚拟环境，而只是在最需要的装配顺序和路径规划阶段，采用沉浸式的虚拟环境，以充分利用人的经验和智慧；在其它环节，如装配路径优化、系统参数设置、装配工艺后处理、装配过程中的信息查询、装配过程动画获取等则采用非沉浸式的环境。该方法将技术与管理有效集成，支持设计者在沉浸式虚拟环境中直观地进行交互式规划操作，建立产品各零部件的装配顺序、装配路径，并验证和分析装配工、夹具的空间可操作性，实时地模拟装配现场和装配过程中可能出现的各种问题和现象，为从几何、过程等方面研究装配工艺技术和改变目前装配工艺相对落后的现状提供了一条有效的途径。本专利技术为工艺设计人员和车间装配人员提供了一种新型的机电产品装配工艺规划方法，充分发挥了沉浸式虚拟环境和传统工程环境的各自优势，为解决复杂产品的装配工艺规划难的问题提供了一条有效的途径。附图说明图1为本专利技术的半沉浸式的机电产品装配工艺规划的工作流程图2为本专利技术的几何描述文件格式图3为本专利技术的面片模型文件格式图4为本专利技术的面向生产现场的装配车间图5为本专利技术的初始装配工艺生成的基本工作流程图6为本专利技术的装配好的变速箱图7为本专利技术的产品装配顺序的数据存储结构示意8为本专利技术的装配路径显示图9为本专利技术的装配工艺后处理的工艺编辑器具体实施方式一、半沉浸式的机械产品装配工艺规划方法流程半沉浸式的机械产品装配工艺规划的工作流程如错误！未找到引用源。所示，其主要分为四个阶段，即模型数据获取阶段、面向生产现场的装配车间建模阶段、初始装配工艺生成阶段和装配工艺后处理阶段。模型数据获取阶段设计者对来自商品化三维CAD系统(如Pro/E，UG等)的设计模型数据(主要包括零部件、工具、夹具和吊具模型等)进行转化，获得半沉浸式的机械产品装配工艺规划方法中所需要的中性文件。面向生产现场的装配车间建模阶段利用人机交互式的车间布局技术，建立与装配现场高度相似的装配工艺规划沉浸式场景，该场景中包括待装配的零部件、工具、夹具、吊具、操作台等。初始装配工艺生成阶段设计者基于建立的虚拟装配车间，人机交互地对产品的虚拟模型进行三维可视化装配，以建立和分析产品各零部件的装配顺序、装配路径、并验证和分析装配工、夹具的空间可操作性，并以此形成产品的初始装配工艺(主要包括装配顺序、装配路径、装配动画、以及装配过程中用到的工夹具本文档来自技高网...
【技术保护点】
半沉浸式的虚拟装配工艺规划方法其特征在于，综合了沉浸式虚拟环境和传统工程环境的各自优势，将装配工艺规划方法划分为模型数据获取、面向生产现场的装配车间建模、初始装配工艺生成和装配工艺后处理四部分。所谓“半沉浸式”是指在虚拟装配工艺规划 的过程中，不片面追求在装配工艺规划全过程都采用沉浸式的虚拟环境，而只是在最需要的装配顺序和路径规划阶段，采用沉浸式的虚拟环境，以充分利用人的经验和智慧；在其它环节，如装配路径优化、系统参数设置、装配工艺后处理、装配过程中的信息查询、装配过程动画获取等则采用非沉浸式的环境。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘检华，宁汝新，张旭，阎艳，唐承统，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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