一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法技术

本发明专利技术公开了一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，包括以下步骤：1)将未经虚拟装配验证的模块化设计工程机械整机工程数据模型导入IC.IDO软件环境中；2)在总装.icb格式文件中对导入的模块化设计工程机械整机工程数据模型进行数据优化处理；3)将外观材质赋予给模型；4)进行模型预装配状态调整；5)对吊装工序进行虚拟验证；6)对装配工序进行虚拟验证；7)对模块化设计工程机械通过人机工程IDO：Ergonomics模块创建假人模型对交互过程中的人机工效进行可视化显示，分析操作舒适性、可视性和可达性；8)完成整机虚拟试装。本发明专利技术的方法可实现设计和装配的可视化显示及仿真、装配指导。装配指导。装配指导。

【技术实现步骤摘要】
session)另存为.ido格式文件；
[0010]3)在步骤2)得到的.ido格式文件中，将外观材质赋予给模型；
[0011]4)在步骤3)得到的场景中进行模型预装配状态调整，具体步骤为：
[0012]根据实际场景需求，将模块化设计工程机械各预组装零部件模型、工装机械模型(吊装设备、工装支架等)通过位移数字输入、坐标对齐工具或手动拖拽方式调整至预装配状态，并用快照(Snapshot)功能触发器在情景面板(States)下生成当前视点位置的剧本情景(Session State)，创建预装配状态场景，保存情景要素，以模拟在野外现场装配的初始状态；所述实际场景需求通过现场视频、图片资料，或者根据三维环境扫描点云建模数据得到；
[0013]5)对吊装工序进行虚拟验证，具体步骤包括：
[0014]利用刚体仿真引擎IDO：SolidMechanics对工装机械模型、模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型等进行仿真对象分组及仿真条件设定，通过定义仿真对象中单个部件的轴向位移约束条件、轴向转动约束条件、复合运动约束条件以及多部件的复合运动约束使部件实现复杂的机构运动行为；所述部件指整个装配系统中通过运动副连接的吊装工装各运动机构刚体部件；
[0015]利用沉浸式模块IDO：ImmersiveWorkSpace实现软件系统数据和沉浸式立体工作空间的对接，使所有的物理模型以1:1真实比例展现，在沉浸式系统中对模型数据进行实时虚拟试装模拟，根据定义好的仿真条件使用虚拟场景中的工装机械模型对模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型进行联合吊装过程仿真，使模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型放置于目标装配位置，形成初步装配状态，所述初步装配状态指各相连预装组件以及零部件与连接销孔处对齐，未进行螺栓或插销连接或需手动装配零部件(维护门罩、管线路、插销、螺栓等)处于待装状态；在吊装过程中开启动态干涉检查模块，在装配过程中若存在干涉情况，仿真对象运动受干涉体限制，无法穿透，出现可视图标(红色箭头)以及高亮提示，修改装配工艺；所述穿透即由于确实碰撞检测导致的虚拟模型之间的互相穿透，干涉仿真失败；
[0016]6)对装配工序进行虚拟验证，具体步骤包括：
[0017]在沉浸式空间，对处于初步装配状态的模块化设计工程机械的柔性管线路、维护门罩、插销、螺栓等各装配单元进行虚拟试装，并且验证装配过程中的可视性和可达性等；
[0018]61)首先利用柔体仿真引擎IDO：Flexible对上一步装配好的组件进行柔性管路装配仿真编辑；
[0019]62)然后利用虚拟装配流程仿真模块IDO：Process对维护门罩、插销、螺栓等进行装配流程序列仿真编辑；
[0020]63)最后在沉浸式系统中，对模型数据进行实时虚拟试装模拟，通过对柔性管路装配仿真实现在复杂装配环境中的柔性管线动态性能分析，在柔性管线的布置过程，实时分析计算并展示柔性管线的布置方式性能分析结果，通过不同颜色进行实时信息反馈，根据反馈信息对管线的布置及装夹方式进行调整，完成柔性管线的布置设计，实现运动部件间的柔性管线变形情况可视化的实时分析显示；同时，在虚拟环境中对产品的维护门罩、插销、螺栓等各装配单元装配顺序、装配路径进行模拟、分析和计算，并检查、分析和处理虚拟装配过程中出现的干涉、碰撞及人机工效等问题，最终获得合理、可指导各装配单元结构设
计和实际装配过程的装配顺序、装配路径，避免试制风险；
[0021]7)对模块化设计工程机械通过人机工程IDO：Ergonomics模块创建假人模型对交互过程中的人机工效进行可视化显示，分析操作舒适性、可视性和可达性；对装配零件、分装配件组装过程的可操作性、可维护性进行检验；所述人机工效指：通过展示虚拟人体装配操作产品的各种不同姿态，评估操作舒适性和可达性，利用标准人体模型库，以可视化的形式表现人体的可视、可触及区域的包络性分析，包括左右手的可达范围、左右眼的阅读视锥等，从而指导装配规划；
[0022]8)根据步骤1)
‑
7)的方法以及模块化设计工程机械装配工序流程依次完成整机虚拟试装。
[0023]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法,通过IC.IDO虚拟数字样机仿真平台系统在工程研制中利用与物理样机具备等效特性的1:1等比例虚拟样机进行仿真测试，提前检验产品的装配工序合理性，同时进行设计与验证，及时发现设计缺陷并给出优化策略，规避研发风险，提高研发效率。与现有技术中的虚拟装配仿真验证方法相比，本专利技术的方法针对野外等非装配车间条件下的虚拟装配仿真验证具有更好的评审效果，使用户能够在样机试制前实现模拟野外环境下对模块化设计工程机械开展典型接口设计的干涉检查、虚拟装配验证、柔性管线布局验证、人机功效评估等分析验证工作，实现设计和装配的可视化显示及仿真、装配指导。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法流程图；
[0025]图2为本专利技术一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法效果图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和本专利技术的实施方式对本专利技术一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法作进一步说明。
[0027]如图1所示，本专利技术提供的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，包括以下步骤：
[0028]1)将未经虚拟装配验证的模块化设计工程机械整机工程数据模型导入IC.IDO软件环境中，并保存为总装.icb格式文件，包括几何对象的位置数据；
[0029]2)在总装.icb格式文件中对导入的模块化设计工程机械整机工程数据模型进行数据优化处理，降低数据量，当场景数据模型处理工作完成后执行保存剧本(save session)另存为.ido格式文件；
[0030]3)在步骤2)得到的.ido格式文件中，将外观材质赋予给模型；
[0031]4)在步骤3)得到的场景中进行模型预装配状态调整，具体步骤为：
[0032]根据实际场景需求，将模块化设计工程机械各预组装零部件模型、工装机械模型(吊装设备、工装支架等)通过位移数字输入、坐标对齐工具或手动拖拽方式调整至预装配状态，并用快照(Snapshot)功能触发器在情景面板(States)下生成当前视点位置的剧本情景(Session State)，创建预装配状态场景，保存情景要素，以模拟在野外现场装配的初始状态；所述实际场景需求通过现场视频、图片资料，或者根据三维环境扫描点云建模数据得
到；
[0033]5)对吊装工序进行虚拟验证，具体步骤包括：
[0034]利用刚体仿真引擎IDO：SolidMechanics对工装机械模型、模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型等进行仿真对象分组及仿真条件设定，通过定义仿真对象中单个部件的轴向位移约束条件、轴向转动约束条件、复合运动约束条件以及多部件的复合运动约束使部件实现复杂的机构运动行为；所述部件指整个装配系统中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将未经虚拟装配验证的模块化设计工程机械整机工程数据模型导入IC.IDO软件环境中，并保存为总装.icb格式文件；2)在总装.icb格式文件中对导入的模块化设计工程机械整机工程数据模型进行数据优化处理，当场景数据模型处理工作完成后执行保存剧本save session，另存为.ido格式文件；3)在步骤2)得到的.ido格式文件中，将外观材质赋予给模型；4)在步骤3)得到的场景中进行模型预装配状态调整；5)对吊装工序进行虚拟验证；6)对装配工序进行虚拟验证；7)对模块化设计工程机械通过人机工程IDO：Ergonomics模块创建假人模型对交互过程中的人机工效进行可视化显示，分析操作舒适性、可视性和可达性；对装配零件、分装配件组装过程的可操作性、可维护性进行检验；8)根据步骤1)
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7)的方法以及模块化设计工程机械装配工序流程依次完成整机虚拟试装。2.根据权利要求1所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤1)中，所述模块化设计工程机械整机工程数据模型导入IC.IDO的步骤为：(11)选择导入Import命令导入模块化设计工程机械整机工程数据对应的总装文件，使模块化设计工程机械整机数据工程材料清单EBOM导入至ICIDO结构树中，待EBOM结构树导入完毕后将文件保存为.icb格式；(12)使用循环载入功能对上一步保存后的.icb数据中EBOM结构树根节点下的子节点进行循环导入后，使用“打开所有选中的引用功能”使所选节点下的所有引用数据均被载入到结构树中并在几何视图中显示，引用对象由红色图标显示变为绿色图标显示，最后使用“收集所有选中的引用功能”将打开的引用文件作为对象集成并载入到结构树，同时引用文件被清除，引用对象由绿色显示图标变为灰色显示图标，更新保存.icb数据；(13)依照上述步骤(11)
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步骤(12)将模块化设计工程机械野外装配所涉及的工装件、全地形吊装机械设备工程数据模型依次导入到同一个总装.icb文件中。3.根据权利要求1所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤2)中，所述数据优化处理包括数据检查、更新、重复对象剔除、碎片模型捏合，具体步骤为：21)使所有模型全部显示，检查数据完整性，对比原始工程数据模型将缺失部件按步骤1)所述方式转换为.icb文件后，以载入子节点的方式插入总装.icb文件EBOM结构树中相应位置，并进行装配位置匹配完成缺失数据模型更新，完成缺失零部件的补充；22)选中结构树所有节点后，选择隐藏重复对象命令，隐藏模型中重复对象，然后通过显隐对象反转命令查看筛查出的重复对象，确认无误后删除相应重复对象；23)检查碎片模型并捏合处理，首先检查总装.icb文件EBOM结构树下子节点数，若属性面板下的加载节点Loaded Subnodes显示数值超出该子节点模型应包含节点数实际范围，则说明存在碎片模型，需进行碎片模型捏合处理；然后将需要进行捏合的碎片模型赋予相同材质后，执行合并子节点Combine Children命令，直至加载节点Loaded Subnodes显示数
值在正常范围内；24)当场景数据模型处理工作完成后执行保存剧本save session命令，另存为.ido文件。4.根据权利要求1所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤4)中，具体步骤为：根据实际场景需求，将模块化设计工程机械各预组装零部件模型、工装机械模型通过位移数字输入、坐标对齐工具或手动拖拽方式调整至预装配状态，并用快照Snapshot功能触发器在情景面板States下生成当前视点位置的剧本情景Session State，创建预装配状态场景，保存情景要素，以模拟在野外现场装配的初始状态；所述实际场景需求通过现场视频、图片资料，或者根据三维环境扫描点云建模数据得到。5.根据权利要求1所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤5)中，具体步骤包括：利用刚体仿真引擎IDO：SolidMechanics对工装机械模型、模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型进行仿真对象分组及仿真条件设定，通过定义仿真对象中单个部件的轴向位移约束条件、轴向转动约束条件、复合运动约束条件以及多部件的复合运动约束使部件实现复杂的机构运动行为；所述部件指整个装配系统中通过运动副连接的吊装工装各运动机构刚体部件；利用沉浸式模块IDO：ImmersiveWorkSpace实现软件系统数据和沉浸式立体工作空间的对接，使所有的物理模型以1:1真实比例展现，在沉浸式系统中对模型数据进行实时虚拟试装模拟，根据定义好的仿真条件使用虚拟场景中的工装机械模型对模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型进行联合吊装过程仿真，使模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型放置于目标装配位置，形成初步装配状态，所述初步装配状态指各相连预装组件以及零部件与连接销孔处对齐，未进行螺栓或插销连接或需手动装配零部件处于待装状态；在吊装过程中开启动态干涉检查模块，在装配过程中若存在干涉情况，仿真对象运动受干涉体限制，无法穿透，出现可视图标以及高亮提示，修改装配工艺。6.根据权利要求5所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤5)中，所述仿真对象分组及仿真条件设定，具体步骤为：511)对模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型、工装机械模型以及虚拟环境模型进行仿真对象分组，具体步骤包括：首先在组视图Group View中将工装机械模型中隶属于同一运动系统中发生碰撞或者相对运动的各运动部件模型作为独立仿真单元放入不同组别中；然后将模块化设计工程机械各预装组件以及零部件模型分别作为独立仿真单元放入组视图Group View下不同组别中；最后将虚拟环境模型中装配过程中需要检测是否会发生干涉碰撞的物体模型加入干涉对象分组，并在干涉对象分组上添加静态仿真对象static；512)在组视图Group View中为除干涉对象分组以外所有参与仿真的组添加刚体仿真对象Rigid，并在场景中开启仿真Simulate；513)在组视图Group View中为各仿真单元添加运动副定义。7.根据权利要求5所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征
在于：在步骤5)中，所述软件系统数据和沉浸式立体工作空间的对接，具体步骤为：521)沉浸式仿真环境软硬件系统准备及软件联调，将ART动作捕捉系统、立体投影系统以及数据手套与服务器正确连接后进行驱动软件联调；521)在正确连接及联调成功后的沉浸式仿真环境软硬件系统中，在沉浸式模块IDO：ImmersiveWorkSpace内启动渲染集群模式luster进行导航设置avigation跟踪设置Tracking，使IC.IDO环境中的模块化设计工程机械虚拟模型进行沉浸式虚拟展示和对操作者运动、操作数据跟踪实现实时交互，从而完成虚拟试装仿真和人机验证。8.根据权利要求5所述的一种面向模块化设计的工程机械虚拟装配验证方法，其特征在于：在步骤5)中，所述吊装过程仿真，具体步骤为：531)将场景state002中的吊装工装机械添加运动副定义；532)在场景...

【专利技术属性】
技术研发人员：代明远，路易霖，赵鹏浩，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：