基于装配过程仿真的产品装配工艺生成的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于装配过程仿真的产品装配工艺生成的方法，可实现将装配仿真过程中形成的信息模型映射为产品装配工艺。基于装配过程仿真的产品装配工艺生成方法，包括产品虚拟装配过程仿真、产品装配仿真过程信息模型建立、产品装配仿真过程信息模型到产品装配工艺模型的映射、装配工艺卡和明细表输出四个步骤。该方法在三维模型的基础上，采用人机交互的方式对产品的装配过程进行实时动态仿真，并通过对装配仿真过程信息的记录形成初始的产品装配工艺，最后通过对该初始的产品装配工艺进行适应实际情况的修改，可形成满足企业实际要求的装配工艺文件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械工程领域，特别涉及一种及装置。
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、卫星等复杂产品，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、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工程中的热点和难点。虚拟装配工艺规划技术的出现，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。利用虚拟现实的交互性(Interactivity)、沉浸性(immersion)和实时性(Real-time),可为工艺人员提供一种高度逼真、自然的交互环境，在这一环境中人可以直接对虚拟原型进行交互装配仿真操作，人机协同地进行工艺规划，并实时地观察装配过程及其产生的效果。这种工作方式改变了传统的装配工艺规划工作模式，最大限度地发挥了人的智慧和创造力。虚拟装配工艺规划技术的工作流程可分为四个阶段，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。I)模型数据获取阶段的任务是通过中性接口文件将Pro/E或UG等设计系统中的三维模型数据导入到虚拟环境并进行模型数据重构；2)面向生产现场的装配车间建模阶段的任务是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；3)初始装配工艺生成阶段的任务是人机交互地对产品的虚拟模型进行试装操作，以分析和确定产品各零部件的装配顺序、装配路径、装配过程中的干涉及装配工、夹具的可操作性等，并形成产品的装配仿真过程信息模型(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等工艺信息)；4)装配工艺后处理阶段的任务是对装配仿真过程中形成的装配信息进行组织、合并，在此基础上补充和完善产品的装配工艺信息，形成完善的、符合工厂要求的装配工艺文档。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，可实现将装配仿真过程中形成的信息模型映射为产品装配工艺。基于装配过程仿真的产品装配工艺生成方法的工作流程如图I所示，包括产品虚拟装配过程仿真、产品装配仿真过程信息模型建立、产品装配仿真过程信息模型到产品装配工艺模型的映射、装配工艺卡和明细表输出四个步骤。步骤I :基于产品三维模型和工装三维模型，对产品装配过程进行仿真，主要包括零部件装配顺序和装配路径仿真、工装夹具的使用过程仿真等。步骤2 :在产品装配仿真过程中，通过对装配仿真过程中形成的相关工艺信息(包括产品装配顺序、装配路径、装配资源信息等)有效的组织，建立装配仿真过程信息模型。步骤3 :对装配仿真过程中形成的装配信息进行组织、合并，在此基础上补充和完善产品的装配工艺信息，形成完善的、符合工厂要求的产品装配工艺模型。步骤4:结合企业具体需求，从产品装配工艺模型中提前相关信息，可输出符合工厂要求的装配工艺卡片和明细表。基于装配过程仿真的产品装配工艺生成方法是一种以装配仿真为核心的装配工艺规划方法，其主要在三维模型的基础上，采用人机交互的方式对产品的装配过程进行实时动态仿真，并通过对装配仿真过程信息的记录形成初始的产品装配工艺，最后通过对该初始的产品装配工艺进行适应实际情况的修改，可形成满足企业实际要求的装配工艺文件。虚拟装配工艺规划技术的核心是将产品装配仿真过程信息模型映射为装配工艺。 附图说明图I基于装配过程仿真的产品装配工艺生成方法的工作流程图；图2虚拟装配过程仿真流程图；图3使用工具的装配过程仿真流程；图4产品装配仿真过程信息模型；图5产品装配过程信息模型；图6产品装配任务和装配操作链表；图7产品装配工艺模型；图8装配任务和装配工序的结合。具体实施例方式每个步骤的具体实施方式如下 (I)虚拟装配过程仿真流程虚拟装配过程仿真，主要通过构建一个三维的人机交互式装配工艺规划环境，使装配工艺设计人员能在三维环境下交互地对产品的三维模型进行试装，以建立和分析产品各零部件的装配顺序和装配路径，虚拟装配过程仿真流程如图2所示，主要包含以下步骤步骤I :设计人员创建装配任务。装配任务是指为完成一个或多个组件(组件是指装配过程中的当前操作对象，既可以是子部件，也可以是零件)的装调所需实施的连续过程，通常由创建装配任务、装配组件和结束装配任务组成。步骤2 :选择装配任务的对象，装配任务的对象可以是多个零部件或一个零部件。步骤3 :获得鼠标当前的位置方向信息，选取当前操作对象。如果所选择的操作对象与上一时刻的操作对象相同，那么执行步骤4。如果所选择的操作对象与上一时刻的操作对象不相同，那么结束当前的装配操作，并为所选择的操作对象创建新的装配操作，并以新创建的装配操作作为系统当前的装配操作。步骤4:获得鼠标当前的位置方向信息，并依据上一时刻的位置方向信息计算增量，以此增量作为当前操作对象的位姿变换增量。步骤5 :获得当前操作对象的自由度信息，依据自由度信息和增量信息，计算操作对象可行的位姿变换。步骤6 :通过计算得到位姿增量，对当前操作对象进行预变换，使用碰撞检测技术进行碰撞检测。如果没有碰撞发生，那么确认该位姿变换。如果发生碰撞，那么依据外部设备类型的不同的做出不同的响应。如果该外部设备是输入设备，如虚拟手套，鼠标等，那么取消该变换，并显示提示信息。如果外设可以进行信息输出和反馈，那么依据碰撞响应规则计算碰撞响应并通过外设进行输出和反馈。步骤7 :如果设计人员只操作过一个对象，那么记录该对象的位姿变换信息和视点信息。如果设计人员操作过多个对象，那么对于每个被操作过的对象，创建相应的并行的装配操作(针对每个操作对象，都创建一个装配操作)，并记录位姿变换信息和视点信息。步骤8 :循环执行步骤3 7，直到结束装配操作。步骤9 :判断任务的类型。如果类型是装配零部件，那么把任务对象添加到装配规划结果中，并把任务对象的状态设为已装配；如果类型是调整零部件，那么执行步骤10 ;如果类型是拆卸零部件，那么把任务对象从装配规划结果中删除，并把任务对象的状态设为 未装配。步骤10 :结束装配任务。在产品装配仿真过程中，在很多情况下需要使用工具或者夹具，工夹具的使用空间检测是装配工艺规划需要考虑的内容之一。使用工具的装配仿真过程包括以下步骤，如图3所示步骤I :创建装配任务(包括装配任务、调整任务和拆卸任务)，并指定零部件作为任务对象。步骤2 :将零件移动到合适的位置，如果不需要移动零件，则直接进行步骤3。步骤3 :使用工具，选择工具模型将其添加到当前任务中。步骤4 :移动工具到合适位姿，如果不需要移动工具，则直接进行步骤5。步骤5 :将工具与零件进行定位，定位以后零件将在工具的约束下运动，即操作工具的过程同步移动零件，在此过程中进行精确碰撞检测和接触状态建模。步骤6 :零件装配到目标位置后，释放工具。步骤7 :将工具放回工作台。步骤8:结束当前任务。( 2 )装配仿真过程信息模型建立在图2所示的装配仿真过程中，通过对装配仿真过程中形成的相关工艺信息(包括产品装配顺序、装配路径、装配资源信息等)进行有效组织，建立装配仿真过程信息模型。装配仿真过程信息模型由装配任务和装配操作组成。装配任务是指为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于装配过程仿真的产品装配工艺生成的方法，其特征在于，包括以下四个步骤，第一步、基于产品三维模型和工装三维模型，对产品装配过程进行仿真；第二步、通过对装配仿真过程中形成的工艺信息，包括装配顺序、装配路径、装配资源信息有效的组织，建立装配仿真过程信息模型；第三步、对装配仿真过程中形成的装配信息进行组织、合并，并补充和完善产品的装配工艺信息，形成产品装配工艺模型；第四步、从产品装配工艺模型中提前相关信息，输出装配工艺卡片和明细表。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白书清，刘检华，蔡艳丽，杨志猛，
申请(专利权)人：北京航天新风机械设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：