[发明专利]一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法

权利要求书

1.一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法，其特征在于包括以下步骤：

1）用户从三维零件库中选择待装配的零部件；

2）用户通过输入设备控制零部件在装配场景中的运动路径；

3）系统对装配场景中的所有三维零部件进行形体分析，抽取主要特征及属性，并将表面分割成基本形体，根据其朝向不同将基本形体进一步划分为三类：基面、支撑面和侧面；

4）确定潜在的支撑面：综合考虑平衡、落差情况，在场景中搜索可能成为当前装配零件摆放位置的支撑面情况；

5）吸附能量定义和计算：根据三维零部件虚拟装配过程的一些重要特点和要求如对称性、对齐等定义和计算当前装配零件在特定位置的吸附能量；

6）最优装配方位计算：寻找吸附能量最小的一个装配方位作为推荐的装配方位，首先执行朝向过滤，即根据对齐原则，去除零件摆放的错误朝向；接着进行位置优化，通过随机优化的方法在所有可能的支撑情况中寻找吸附能量最小的摆放位置；

7）用户通过输入设备执行装配指令，则待装配零部件将自动装配到计算出的吸附位置上。

2.如权利要求1所述一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法，其特征在于在步骤2）中，所述输入设备可包括键盘、鼠标。

3.如权利要求1所述一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法，其特征在于在步骤3）中，所述系统对装配场景中的所有三维零部件进行形体分析是指将三维零部件的表面分解成基本的构成元素并依据其朝向分为基面、支撑面和侧面三类；首先抽取零部件的所有特征边并将它们组成环路，所述特征边指的是其相邻两个面片之间的二面角大于给定的阀值θ_s；接着从任意一个种子三角片开始以泛洪的方式扩张其邻域成为区域，在扩张的同时限制该区域不会越过特征边，重复这个过程直到所有的三角面片都被划分到特定区域里；最后通过对这些区域进行平面拟合、锥面拟合或球面拟合以确定其具体形状；将当前待装配零部件上法向朝下的区域称为基面，已装配零部件上法向朝上的区域称为支撑面，所有零部件上的法向垂直于上下方向的区域称为侧面。

4.如权利要求1所述一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法，其特征在于在步骤3）中，所述基本形体为柱面、平面、锥面、螺纹面中的一种。

5.如权利要求1所述一种用于虚拟三维零部件快速装配的吸附方法，其特征在于在步骤5）中，所述吸附能量定义和计算是指将三维零部件虚拟装配过程的一些重要特点和要求抽象成数学表示用于衡量特定装配位置的合适度；具体地，考虑了距离的因素E_d以使得吸附方法推荐的位置尽可能的接近于当前所在位置，对齐因素E_a以使得待装配零部件的侧面与装配场景中的侧面在距离上保持一致，接触因素E_c以寻求待装配零件与已装配零件之间接触面积最大，平衡因素E_b以保持装配的整体平衡性，对称因素E_s以保持装配的整体协调性；将上述的各项能量加权叠加在一起就构成了吸附方法的目标优化函数：

F(p,θ)＝w_dE_d+w_aE_a+w_cE_c+w_bE_b+w_sE_s

所述零件与已装配零件之间接触面积包括基面和支撑面之间的接触以及侧面接触。