面向虚拟装配的装配信息自动提取技术的研究与实现

1、现代设计与先进制造技术桑小冲周华林左敦稳等面向虚拟装配的装配信息自面向虚拟装配的装配信息自动提取技术的研究与实现桑小冲，周华，左敦稳，闫静。薛善良（南京航空航天大学机电学院，江苏南京）（南京晨光集团有限责任公司，江苏南京）摘要：针对商品化系统与虚拟装配系统之间装配信息的转换问题，根据系统中装配信息的表达形式，提出了一种获取装配信息的算法，实现了厄中装配信息的自动提取。并依据中装配信息的数据结构和虚拟装配系统的功能要求，设计了一种适用于虚拟装配系统的装配数据结构，较好解决了与虚拟装配系统之间的装配信息集成问题，提高了虚拟装配的效率。关键词：虚拟装配；装配约束；自动获取；数据结构；但中图分类号：，

2、文献标识码：文章编号：（）一们一舛信息等。几何模型信息可以实现在环境中零件对象的几何建模和动态碰撞检测，装配信息则是实现虚拟现实环境中装配约束自动识别和装配导航【两项基本功能的前提和基础。虚拟装配技术是快速实现装配工艺设计的一种新的有效途径【。它将虚拟现实技术与装配工艺设计技术结合起来为装配工艺设计人员提供一个直观、方便、快捷和逼真的虚拟装配规划环境，并能有效地将装配工艺设计过程和装配仿真过程结合起来，在装配工艺设计的过程中实时地检验装配方案的合理性【】。但是作为虚拟装配技术实现的软件基础，当前的虚拟现实软件还存在着建模能力弱、功能不完善等问题，无法满足机械产品的装配工艺规划的要求【。为了实现

3、机械产品的虚拟装配，目前较理想的方法是让软件和虚拟现实软件协同工作，发南京航空航天大学谢健在参考国内外文献基础上，利用自带的格式转换接口，已经实现了几何模型数据的自动转换】。对于装配信息的数据转换，参考国内外文献，发现万毕乐等实现了在中提取装配信息【，但是其装配信息提取的算法只是针对于自己特定的数据结构。为了实现一种应用更为广泛的装配信息提取算法，本文提出按照虚拟装配环境的需要对僵中的装配体数据结构进行简单修改，快速实现虚拟环挥各自的优势【。当前较为流行的软件，能快速地实现机械产品的几何建模和装配境下装配体的数据结构设计的想法。这样设计的数据结构能够保持一致性和软件的兼容性，并且以此设计的装配

4、信息提取算法也能广泛使用。设计，同时还可以完成零件之间的静态干涉检验等。但是对零件在运动过程中的碰撞却无法检测，而虚拟现实软件支持多种高效的三维输入输出设备，同时在动态碰撞检测方面具有较成熟的算法，能够逼真地模拟现实的装配过程，因此如果将这两种软件的功能结合起来，就可以实现一个功能完善环境下装配数据结构设计环境下装配信息需求分析虚拟现实环境中，装配约束的自动识别和装配的虚拟装配系统。但是为了实现虚拟现实环境下导航是两项基本而关键的功能。为实现虚拟现实。岫数据的重用和参考，需要实现软件和虚拟现实软件之间的数据转换。本文软件使用环境中装配约束的自动识别，需要从厄搭建的模型中提取零部件之间的约束信息

5、，包括约，需要转换的信息包括几何模型信息和装配收稿日期：束的类型、约束参考面号和约束参考面所属零作者简介：桑小冲（一），男，湖北荆州人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为制造业信息化。年月中国制造业信息化第卷第期件的号等。为了实现装配导航，需要获得约束环境下装配顺序的规划提供参考。参考面的具体信息，它包括约束参考面的类型和约厄中装配信息的存储束参考面的基本参数等。参考面的基本参数包括在中装配信息包括装配组件信息和装局部坐标系和特征尺寸，特征尺寸指圆柱面和球面配层次树，装配组件信息定义了组件与组件之的半径、圆锥面的夹角等。间的约束关系，它采用结构体的形式存储了相关的目前，在环境下，可以充

6、分发挥装配工艺数据，见表；装配层次树存储了装配顺序信息，装规划人员的经验和主动性，但随着产品零件数量和配层次树中的每一个结点代表一个装配组件，一个结构复杂程度的增加，规划效率下降，难度提高。装配组件可以是一个零件，也可以是一个子装配为此，之环境下实现装配提示及智能化支持，已体。装配层次树中，从上到下的层次关系记录了组经成为虚拟装配发展的必然趋势。因此还需要获件之间的归属关系；每一层从左到右记录了零部件取模型中已有的设计装配顺序信息，为虚拟的装配先后顺序，如图所示。表组件数据结构第一层第二层第三层第四层第五层。装配体或子装配口零件图装配层次树示意图在中，组件也是作为一个特征对象进行管理的，主要参

7、数的意义如下：（棚、，装配体的模型。），指明特征对象一系列一的数据类型，此时取值的集合。（）鲷限，是一个代表着组件的一个约束关系。指针对象，指向一个在中已定义的零件或子现代设计与先进制造技术桑小冲周华林左敦稳等面向虚拟装配的装配信息自是零件，子装配体在装配规划的过程中生成，所以，约束关系的类型，它可取的值如（平面贴合），（同轴）等等。子装配体的约束信息也要记录在各零件中。结合以上分析，本文将零件作为一个基本信息单元记录一（）（）压卜盯一、，指明组件中存在约束的几何点、线或面。装配信息，零件记录的先后顺序反映出：厄中零件装配到装配体中的先后顺序。每一个零件信息单元包括此零件的号、零件具有的约束总

8、数、，与组件中约束几何面对应的装配体中的约束参考点、线或面。约束类型、约束参考面的信息和与此参考面配合的另一零件的号和约束参考面信息。具体数据结构设计如图所示。在约束参考面结构体中：记录之环境下装配数据结构设计在虚拟装配系统中，装配规划人员装配的对象参考面的号、记录参考面的类型、科只侧昱缸鳓，啦砖盯砖跏衄弦龟明辫由曲蝴曲坤：硼嘲囊，；缸“掣峨缸城啤鹧峨坻，翱吐喀嘲蛔；“癣州躺研岫图装配信息数据结构图记录参考面的原点坐标、记录参考面的局部坐标轴、记录参考面的特征尺寸、步骤：打开一个空文本文件用于记录装配信息，设置整型变量和，其中用来记录零件的层次信息，用于记录零件访问的先后顺序。同时获取当前装配

9、模型的句柄。记录同一个零件中下一个约束参考面的地址。约束信息结构体中：和一记录存在约束关系的两个零件的号、和一记录存在步骤：访问装配模型的数据结构，获取模型的名称和类型，并写入到文本文件中。步骤：访问装配模型的特征数据。在中，存储装配约束信息的组件数据结构是作为一个特征数据存储在中，所以需要遍历所有特征数据找到装配组件数据句柄。步骤：获取装配组件的类型，如果组件是子约束关系的约束参考面信息、和一记录存在约束关系的两零件名称、记录约束的类型。零件结构体中：记录零件的号、记录零件所在装配体的号、一记录零件装配顺序、记装配体，层次变量为（），递归遍历此子装配体的特征数据，直到组件是零件为止。如果组件

10、是录零件包含的约束个数、记录零件的名称、记录零件约束参考面的地址、记录同一个装配体中下一个零件的地址、记录零件包含的约束信息地址。零件，获取并记录零件的号、约束个数和约束数组地址以及零件装配顺序号，同时加。步骤：访问零件约束的数据结构，记录零件约束的类型、约束参考面的类型、参考面的号、参考面基本参数。装配信息自动提取算法设计根据以上分析，提出一种获取装配信息的算步骤：访问与此零件配合的装配体的约束数据，记录参考面所属零件的号，参考面的类型、参考面的号和参考面的基本参数。步骤：判断此零件的约束是否全部访问，如法，拟将中的装配信息记录到一个文本文件中。具体的步骤如下。果是，重新遍历装配模型获取特征

11、数据返回步骤，并向下执行。如果否，继续访问零件的约束散散组，返同步骤井向下执行。一步骤：鱼果装配模型的特征数据全部访问，结束程序。应用实例啊本例首先利用开发工具包在环境下开发了一个虚拟装配系蕊统。在上建立的装配模型如图所示。通过本文开发的算法得到中性文档如瞪所示，通过虚拟装配系统的数据导接读取中性文件，并将这些信息重组到虚拟装配系统的装配模型巾，运行结果如图、图所示达到了韧期的要求。一十航设计法，设计了个“泛适用的数据结构。此数据结构能够与完全兼容，以此数据结构为摹础，提出一种应用型为广泛的装配信息提取算法实现了，与虚拟装配环境的数据集成。同时获取的装配信息成功地实现了零部件的约束识别和约束导

12、航，为虚拟装配工艺设计的实现奠定了良好的基础。参考文献：【】月华，艺女￥瞄（）：女自女§目【。目呲）：【唧础），）：田十性件格式口瑚“帅铀】轴¨跏结束语瞄：奉文分析了虚拟环境下装配模型敷据结构的下转第加页）年月中国制造业信息化第卷第期程技术，（）：蔡厚道，吴障数控机床构造】北京：北京理工大学出版杜，刘乘启新编铣工计算手册北京：机械工业出版社，（）：张晓龙，李功字，吴俊华主轴箱结构动力学分析及改进设计研究机床与液压。，（）：陈龙，夏书楠，陈岩松基于俄田的滚动轴承踟勘，蛐出应力分析哈尔滨轴承，（）：埘一妇，（：（，），）懈，。，：；：；（上接第页）刘检华。姚瑶，宁汝新系统与虚拟装配系统间的信高瞻，张树有，顾嘉胤，等虚拟现实环境下产品装配定位导航技术研究【中国机械工程，（）：息集成技术研究】