装配过程仿真技术小结

2装配过程仿真技术当今世界，基于信息和学问的产品正在高速进展，这要求制造企业以最短的产品开发时间(Time)(Quality)(Cost)和价格及最正确的务(Service)－“TQCS“来赢得用户和市场[5]。而实现这一目标的方法，就是将系概念的现代先进制造技术即虚拟制造。25%Tecnomatix技术开发的计算机关心生产工程(CAPE)产品涉及到了设计、优化、制造可行性评价等技术；华盛顿州立大学开发的虚拟装配设计环境(VADE)允许对系统进展打算、评估和转变，并将CAD系统与沉醉式的虚拟环境严密结合在一起[6]。这些充分术己得到了长足的进展。虚拟现实技术在并行工程中的应用即虚拟装配(VirtualAssembly,VA)等作为造业进展一次的变革。产品生产之前，首先在虚拟制造环境中完成虚拟产品原型代替实际产品进展试周期，降低产品开发本钱，提高产品快速响应市场变化的力量。和制造过程的争论等等。仿真是实现虚拟装配的主要手段。(visualsimulation,VS)、多媒体仿真(multimedia和虚拟现实仿真(virtualrealitysimulation,VRS)3种仿真呈递感、沉醉感和多维信息的人机交互性。虚拟制造的最终实现就是要利用各种不同层次的仿真手段来模拟优化产品收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果并分析。装配过程仿真的概念和特征产品制造过程仿真，可归纳为制造系统仿真和加工过程仿真。虚拟制造系统中。因此，装配是产品生命周期的重要环节，是产品功能实现的主要过程[7~9]CIMSCE性的影响作用。可装配性设计(DFA，DesignForAssembly)是实施并行工程(CE，ConcurrentEngineering)的支撑技术，对缩短产品的开发周期、提高设计质量、降低装配本钱从装配这一重要侧面反映产品的并行哲理。零部件的装配作业是现代化生产过程的一个重要环节。零部件装配成功与否.在产品的、合理的、高效的工艺流程。为了缩短产品开发周期，降低本钱，在设计阶段利用计算机模拟产品的实或拆卸、单个装配或拆卸操作、单个装配或拆卸操作中的某次运动等。装配过程仿真技术的进展和应用仿真技术、虚拟现实技术的进展给虚拟装配供给了一个强有力的技术支持。实拟制造系统的产生和进展中得以实现的。2070Kimura[10]等人提出。一经问世，性的技术，加之资金、人员方面的限制，目前只有美国波音的无图纸飞机[11]、福特公司的虚拟产品开发方式[12]等技术较全面的引用了虚拟制造技术，其它一些机构和企业仅能“虚拟”产品实施中的某一项或几项功能，如虚拟装配、虚拟系统[12]。如，美国华盛顿大学的虚拟制造技术试验室进展的用于设计和制造的虚拟环境VEDAM、用于设计和装配的虚拟环境等，已经初具规模，美国NASA用于哈勃望远镜虚拟修理装配的原型系统等[12]。欧洲以大学为中心也纷纷开展了虚拟制造技术争论，如虚拟车间、建模与仿真工程等的争论。日本在2060－70年月的经济崛起受益于先进制造与治理技术的承受。日本对虚拟制造技术的以及虚拟工厂的构造环境争论[13]。例如，葡萄牙J.R.Galvao等所进展的虚拟环境下的生产训练争论；日本今村等人开发的虚拟关心设计与制造系统VSDSS，日本Ｎ.Abe等人开发的机械零件装配性验证和装配机器可视化系统以及觉察初学者在装配虚拟机器时错误操作的训练系统等[14]。6CAD／CAE／CAM和仿真技术等根底上进展的，目前主要集中理论争论和实施技术由于我国受到CAD／CAE／CAM根底软件、仿真软件、建模技术的制约，阻碍CIMS工程技术争论中心争论的虚拟装配支持系统是该中心CADPro/ENGINEER配工艺规程和卡片[15]。现已向国家版权保护中心申请软件注册，系统的修改完善及产品化研发工作正在进展之中[15]。对于尚处在设计阶段的产品来说，可装配性好坏最直观的效果，莫过于在计算配装配仿真的争论进程，大体可分为两个层次：装配仿真的可视化手段和干预检验工具中的干预检验和报警；基于VR技术构造虚拟的产品装配环境程和效果；两个层次的进展对产品开发CEVR技术尚不成熟，且设备价格昂贵，所以其次层次的争论不便深入与推广，在国内尤其如此。相比而言，第一层次的争论更具有现实意义，进展也更为快速。装配过程仿真技术的进一步展望技术的进展，为实现设计过程的可视性和虚拟检验奠定了重要的根底。事实上，三维CAD设计、分析、仿真系统目前在兴旺国家已得到7设进的流，仿的有用性。然而目前，装配过程仿真的具体应用照旧很少，从事此方面争论的科技人员大验从建立有用系统的角度来说，装配过程仿真系统主要面临如下问题：装配模型的重构与转换基于零部件三维实体模型，从装配工艺可实现性的角度对装配体的层次构造关但CADCAD系统的数据模型千差万别，在CAD据的信息以及其它参数信息的丧失。装配规划的生成技术装配规划就是寻求一条最优的零件装配挨次序列，由于创成式自动生成装配规划需要高度的智能化，难度较高，因此重点解决：如何更形象地表现装配规划过程中信息的动态流淌及其可视化；如何在生成装配规划过程中通过人机交互参加启发性学问和融入人的智能。其它应用系统的集成问题工艺是设计和制造的桥梁，工艺的数据是产品全生命周期中最重要的数据之一，工艺数据同时是企业编排生产打算、制定选购打算、生产调度的重要根底数据，在企业的整个产品开发及生产中起着重要的作用。由于不少企业CAD、CAPP、ERP的应用是分阶段、不同时期应用的，目前还存在着信息的孤岛，装配工艺数据的价值还没有得到有效的发挥和利用。CAD的装配过程仿真系统将会向以下方向进展：协作的约束关系自动生成和识别装配模型中的协作约束关系从总体上表达但是其零件间并未建立协作的约束关系，因而不能支持设计后的约束驱动修改。因此如何能依据约束特征来自动生成协作的约束关系是进展装配仿真技术的一个重要内容。融入化，实现在虚拟环境下进展装配规划的生成。装配干预检查和协作力分析的智能化如应用多媒体技术使干预部位变色、果供给可视化的直观形象，以利于优扮装配工艺。装配术与产品数据库PDM结合当对机器进展故障诊断或修理更换某一有利于供给更准确的维护信息。虚拟装配技术是将DFA技术与VR技术相结合,(VirtualAssemblyEnvironment,VAE)使装配人员通过虚拟现实的交互手段进入VAE,利用人的才智直觉地进展产品的装配/拆卸操作用计算机来记录人的操作过程以确定产品的装、拆挨次和路径。一、虚拟装配技术的争论现状面对虚拟装配技术的争论大体上可以分作两个层次一是承受装配过程可视化手段和干预检查工具直观地展现产品装配过程中零、部件的运动形态和空间位置关系,并供给装配序列的性能及其优化结果。二是基于虚拟现实技术构造虚拟的产品装配环境,操作人员有身临其境的感觉并能通过视觉、听觉和触觉来感知产品的装配挨次和效果。在美国由政府支持的争论工程主要有TEAM(TechnologiesEnablingAgileManufacturing)、NAMT(tionalAdvancedManufacturingTestbed)、FTP(FastTrackProgram,USAirForce)具有代表性的有华盛顿州立大学与美国国家标准技术争论所NIST合作开发的虚拟装配设计环境VADE。开发VADE的目的是通过生成一个用于装配规划和评价的虚拟环境探究产品设计制造中运用虚拟现实技术的可能性。VADE由虚拟现实的软、硬件组成它将CAD系统与沉醉式的虚拟环境结合在一起以保证设计人员沉醉于虚拟环境之中开展工作。头盔式显示器供给高质量的三维图形电磁跟踪装置跟踪探测用户的头部运动头盔的显示可依据用户的头部自动刷。配有手位和手势跟踪装置,数据手套随时监视手指和手腕的动作。VADE的现产品的装配挨次规划等。VADE的主要功能特征为:1)从CAD到VR的自动数据转换。2)从CAD系统捕获装配意图并应用于虚拟环境。3)零件的交互式动力学模拟。4)扫掠体积生成与轨迹编辑。5)虚拟装配环境中对零件构造参数的修改。6)装配环境与零、部件初始位置的生成整个装配环境可以在CAD系统中定义)。7)双手装配与灵活操作。8)支持虚拟装配工具:VADE供给!手工具∀与!∀两种交互方法并通过这两种方法的协同进展虚拟环境中零件运动的掌握。美国亚利桑那州立大学Ye等,对传统交互方式与虚拟现实交互方式中的装配规划进展了比照试验。实验对象分别在传统环境TE)、非沉醉式桌面虚拟环境(DVR)、沉醉式CAVE环境(CVR)中进展装配序列规划。试验说明,虚拟现实交互方式能显著地提高装配规划的质量与效率。美国Wichita州立大学Rajan等开发了基于虚拟现实的产品装配与夹具设计分析系统JIGPRO,将CAD系统中的产品装配模型、装配挨次约束、夹具模型、手模型导入到虚拟环境中进展虚拟过程仿真检查零件与夹具之间的干预并进展人机工程分析以确保产品装配工夹具设计具有良好的装配性能和人机性能。美国Georgia技术争论所Siddique等利用自动和交相互