交互式虚拟装配平台关键技术的研究

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科学高度发展的今天,传统的装配手段由于效率低,不合理等缺点,将逐渐被虚拟装配技术所取代。虚拟装配具有开发周期短,装配效率高,节省材料等众多优点。因此,在未来的装配过程中,构建虚拟现实平台是必要的,对虚拟现实平台关键技术的研究将是不可或缺的。文章在分析了装配序列和装配路径的基础上,研究了发动机的核心部件——曲柄连杆机构的装配关键技术。完成了发动机的虚拟装配平台的构建,可以让我们对虚拟装配的过程有更深刻的认识。首先,建立虚拟装配环境。列举了几种装配模型的结构和虚拟装配零件的建模,提出层次模型和混合模型,为零件模型分好层次。利用建模软件Solidworks2007建立完整的直列四缸发动机模型,并形成中间格式的装配体文件,增加模型的通用性。然后用渲染优化技术在3dsMax2013中让模型完成贴图渲染及细节优化,使虚拟环境更加的逼真。在EON中优化模型树的层次,完成发动机曲柄连杆机构的虚拟环境的建立。其次,研究了发动机曲柄连杆机构的装配序列和装配路径。先利用Petri网对模型的装配序列实行规划,建立了Petri网装配过程模型,分析Petri网装配序列,应用关联矩阵及状态方程得到合理的发动机曲柄连杆机构装配序列。以装配序列为基础,利用EON虚拟现实技术与实时的碰撞检测技术,记录路径关键点,设计与规划出虚拟装配过程所需要的装配路径。再次,对虚拟装配进程中存在的实时碰撞检测算法进行研究和仿真。以常用的四种包围盒为例,经过对比其碰撞检测算法的优缺点,并同时对他们的实时性及检测效率进行综合对比分析,确定出效率与实时性好的碰撞检测算法,选择多面体k-dop包围盒在EON Studio中进行碰撞试验,确保模型能够在装配系统中及时、准确的避免零件模型之间的碰撞,使虚拟场景更加逼真。最终,在虚拟环境中完成发动机模型的装配,建立虚拟现实平台。根据设计的装配工艺对发动机曲柄连杆机构实施装配,验证装配工艺的可行性。同时,通过EON和VB程序结合设计出交互式的虚拟装配平台,其中包括虚拟环境的构造、EONX控件的添加、VB与EONX间的信息交互,装配过程仿真等操作,最终实现了发动机曲柄连杆机构的虚拟装配,完成了交互式虚拟装配平台的构建。
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