[发明专利]虚拟装配操作过程的装配工艺生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种制造业仿真技术领域的方法，具体地说，是一种针对发动机手工装配线的虚拟装配操作过程的装配工艺生成方法。

背景技术

产品的装配是产品的设计实现过程关键的一步。另外，装配规划提供主要的反馈，有助于设计者从制造的角度改进设计。基于虚拟现实技术的产品装配能够减少劳动力，提高产品装配规划的质量和完整性。而装配操作建模是验证产品可装配性的一个重要因素，在虚拟环境中对产品进行装配操作，一方面增加了产品装配过程的真实性，提高了产品可装配验证的效率；另一方面为产品装配的工艺规划和装配线的设计以及装配工人的人机工程学评价提供了依据。

经对现有技术文献的检索发现，Christian Mascle等在《Proceedings of the1999 IEEE International Symposium on Assembly and Task Planning》(1999年IEEE国际研讨会论文集)(1999)8～13页上发表的“Feature-Based AssemblyModel and Multi-Agents System Structure for Computer-Aided Assembly”(基于特征的装配建模和计算机辅助装配的多代理系统结构)中提出了基于特征的模型，并开发了基于特征的产品装配规划系统SCAP，使用一组基于装配可行性、可操作性、装配重定向次数、成本和稳定性等的标准，来衡量获得的装配序列的好坏，对基于特征的产品模型在装配建模和规划上有很大的帮助，但研究注重于装配序列和路径的规划，没有涉及到完整复杂的装配工艺工序内容。检索中还发现，刘检华等人在《系统仿真学报》(2005)2163～2166页上发表的“基于装配任务的虚拟装配工艺模型研究”中在对虚拟装配工艺规划过程中的工艺数据进行分析的基础上，提出了产品层次装配任务链模型，该模型能有效表达虚拟装配工艺规划过程中的工艺数据，同时给出了由产品层次装配任务链模型向虚拟装配工艺模型转化方法，建立了虚拟装配工艺模型，但对工艺的研究，只是限于对装配工夹具的操作工艺信息进行了数据采集和处理，未涉及虚拟装配中具体的装配操作过程的研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，参考MTM方式提出一种标准规范的、虚拟装配操作过程的装配工艺生成方法，使其基于虚拟装配环境中的操作支持装配工艺生成，该方法基于基本操作动素的聚合。本发明与计算机虚拟仿真技术相结合，可以在规划、设计阶段就对生产线系统和工位进行充分的预测，以便尽早地发现系统布局、配置方面的问题，从而更快、更好地改善系统和工位设计，避免因设计不周而影响系统建成后的实际运行效率，或者甚至造成系统不能正常工作。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明按照面向装配工艺生成的虚拟装配过程建模方法，在虚拟环境中建立装配操作模型，操作者根据需要选择零件和工具，利用虚拟手在虚拟环境中操作零件和工具，动态记录下基本动素，并按照基本操作动素的聚合描述得到相应装配操作动作，按照基于虚拟装配操作过程映射的工艺生成方法，与其他工艺信息(如零件属性信息，操作工具信息等)相结合获得装配零件的具体装配工艺内容。

本发明包括以下两个步骤：

①面向装配工艺生成的虚拟装配过程建模方法。

为了满足虚拟现实中产品装配工艺的要求，操作工艺需要具有查询、物理、操作对象、操作动作和操作工具5种属性，参考MTM(Methods-Time Measurement的缩写，中文意思就是“工时测定方法”)，对标准装配操作动作进行分解，总结出9个在虚拟装配中必需的基本动素，通过对这些基本动素进行相应的聚合，构建出实际虚拟装配中的各个装配操作动作和其他4种属性相结合构成标准装配操作工艺模型；

所述的基本动素，根据其动作特征以及虚拟环境下装配操作特点来表达和推理装配中所用到的各种基本动素，包括Reach(伸手)、Grasp(握取)、Move(移物)、Turn(旋转)、Apply Pressure(施压)、Disengage(卸下)、Position(对准)、Position-z(到位)、Release(放手)等9个。

所述的标准装配操作动作，包括转动、取下、准备、插入、旋入、拧紧、压入、操作开关、装上、放上、拉松、固定、连接、倒入等。

所述的操作动素的聚合描述，对各个标准装配操作动作分解成由基本动素组成的聚合描述，即在虚拟环境中，通过得到的基本动素的组合来表达出标准装配操作动作。