[发明专利]一种机构建模方法及装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及虚拟装配环境下的机构建模，更具体地，涉及基于虚拟装配平台，服务于装配产品分析以及机构性能分析的一种机构建模方法及装置。

背景技术

虚拟装配技术是先进制造技术在实际工程中的重要应用之一，其可以在产品实际装配之前通过在虚拟环境下对产品进行虚拟预装配，提前发现装配过程中存在的问题并及时给予纠正，不但提高了实际装配中的一次装配成功率，还降低了产品的开发周期。

然而目前对虚拟装配技术的研究大多还停留在几何仿真层面，即利用几何图形显示的方法对产品的装配顺序、装配路径等进行仿真和优化。这种在几何层面上的仿真对现实物理世界的影响因素考虑较少，往往缺乏实际意义和应用价值。尤其当装配的产品中存在可运动机构时，简单的几何装配仿真、准静态仿真无法检查机构的运动状态，无法考证机构在运动过程中是否会发生碰撞、刮蹭等问题，更无法从数据上分析机构的运动参数特性，从而分析机构性能。

在目前现有的机构建模方法的研究中，基本都是针对具体模型对象进行的，如针对挖掘机的机构建模方法，针对机器人手臂的机构建模方法等等。缺乏一种统一的通用的建模方法来实现三维环境下的机构建模。虽然在力学、机构学领域已存在相应的数学手段来描述机构，但相关方法只限于参数求解，编写的相关程序只用于针对相应的输入参数输出计算后的结果，没有和三维可视化手段将结合，缺乏三维环境下模型的数据信息，因此无法从视觉上直观地反应机构的运动仿真情况。

总之，目前的一些机构建模方法和机构仿真方法无法完美的为虚拟装配技术服务，相关的理论也无法实现虚拟装配环境下通用机构模型的建立。

发明内容

本发明提出一种机构建模方法及装置，在虚拟装配环境下通过信息模型和数学模型的混合表达方法实现机构的建模过程。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种机构建模方法，包括：

在虚拟装配环境下完成产品模型的装配仿真，形成产品零件链表；

获取装配过程中的约束信息，建立运动副对象，形成运动副链表；

识别机构对象，并从所述产品零件链表中获取属于所述机构的零部件信息，形成机构构件链表，从所述运动副链表中获取属于所述机构的运动副信息，形成机构运动副链表；

在机构对象下加载相应的数据信息，建立虚拟装配环境下的机构信息模型；

机构对象根据所述运动副链表中的运动副信息，调用相应的运动副的数学表达模型，建立机构广义数学表达模型。

优选的，所述识别机构对象具体包括：

利用基于关联矩阵消元法的机构自动搜索算法识别所述机构对象。

优选的，所述建立运动副对象具体包括：

利用基于所述约束信息的运动副自动识别技术建立所述运动副对象。

优选的，所述建立运动副对象具体包括：

利用运动副交互式添加方法建立所述运动副对象。

优选的，所述机构对象根据所述运动副链表中的运动副信息，调用相应的运动副的数学表达模型，建立机构广义数学表达模型前还包括：

根据机构对象运动副链表中运动副的类型，调用数学基本约束库中的基本约束的数学表达，形成运动副链表中运动副的数学模型表达。

优选的，所述机构信息模型具体包括：

a、虚拟装配环境下装配体的三维几何数据结构；

b、虚拟装配环境下装配体的装配约束数据结构；

c、虚拟装配环境下装配体的三维零件模型的数据结构；

d、虚拟装配环境下仿真对象的物理属性信息模型表达方法；

e、虚拟装配环境下机构的运动副信息模型表达方法。

优选的，所述广义数学表达模型具体包括：

B、虚拟装配环境下基于运动副类型的机构运动副约束数学表达；

其中，所述虚拟装配环境下基于运动副类型的机构运动副约束数学表达具体包括：

A、基本约束库的数学描述。

一种机构建模装置，包括：

第一形成模块，用于在虚拟装配环境下完成产品模型的装配仿真，形成产品零件链表；

第二形成模块，用于获取装配过程中的约束信息，建立运动副对象，形成运动副链表；

第三形成模块，用于识别机构对象，并从所述产品零件链表中获取属于所述机构的零部件信息，形成机构构件链表，从所述运动副链表中获取属于所述机构的运动副信息，形成机构运动副链表；

第一建立模块，用于在机构对象下加载相应的数据信息，建立虚拟装配环境下的机构信息模型；