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装配精度控制对于汽车车身、飞机机身、高速列车车体等复杂薄板产品制造质量具有重要影响,数字化装配偏差仿真分析对于优化装配工艺、缩短研制周期、提高装配精度具有重要意义,得到了国内外工业界和学术界的高度重视。在不断发展的数字化设计制造一体化环境下,薄板装配偏差仿真分析必须与产品设计三维模型进行充分融合,以便于设计人员在三维数字化场景中获取零件定位、装夹、测量等装配偏差仿真分析所需的输入输出信息。如何开发高效、可靠的人机交互三维图形界面是薄板装配偏差分析系统亟待解决的关键技术问题。 针对上述问题,本文围绕薄板装配偏差仿真中三维图形界面研发需求,研究三维数字化偏差仿真平台的构建,包括装配偏差分析场景的三维渲染以及典型几何特征信息拾取等关键技术,在此基础上开发薄板装配偏差分析系统三维图形界面程序并进行应用验证。主要研究内容如下: (1)OSG环境下装配偏差分析场景的创建 利用OSG场景中的节点来表示装配偏差模型中的装配体、零件以及几何特征等,实现了装配偏差模型的树状结构表示。鉴于OSG可以直接读取特定的三维模型,将零部件的STL格式文件作为场景节点构建了装配偏差分析场景,实现了模型的显示以及旋转、平移、缩放等人工操控功能。 (2)IGES模型上典型几何特征信息的拾取 对薄板装配偏差仿真分析中常用的几何特征进行分类,将OCC图形库技术应用于IGES模型几何特征信息的提取上,进行点、面、孔等典型几何特征的拾取,满足了公差分析系统的输入需求。 (3)基于轻量化模型的三维数字化平台构建 进一步考虑到模型轻量化在显示效率和操作灵敏性方面的重要性,选取通用轻量化模型—STL为数据源,研究了对其进行几何特征信息拾取的算法,结合第一部分构建的装配偏差分析场景提出了一个更为优化的装配偏差分析平台构建流程,为下一步的研究打下了良好的基础。 (4)三维图形界面技术在飞机装配偏差分析系统中的应用 以IGES格式文件为核心,将三维图形界面技术应用到飞机装配偏差分析系统中。在模型的显示操控方面实现了不同显示模式的选择以及旋转、平移、缩放等功能,由三维模型上拾取的用于定位、装夹和测量的几何特征信息参与到核心算法中,与手工输入方式获得的计算结果相同,充分说明了提取信息的准确性。 综上所述,本文以三维图形界面技术在薄板装配偏差分析系统中的应用为对象,重点研究了三维模型的显示操控技术以及几何特征拾取技术,并将其应用到飞机装配偏差分析系统中,显著提高了界面易用性和可靠性,为相关研究奠定了可供借鉴的基础,使得偏差建模的过程更加方便和准确。