基于装配函数的车床虚拟装配-2671.pdf

基于装配函数的车床虚拟装配 来源 数控机床网 作者 数控车床 栏目 行业动态 摘要 虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一 装配过程仿真是实现产品虚拟装配的一个重要环节 在分析了虚拟机床装配仿真过程的 基础上 提出了一种机床虚拟装配的描述语言及其相对应的虚拟装配函数的实现方案 这种语言能够使机床技术人员用直观 便捷的 方法来实现虚拟机床的装配 并通过实例验证了该技术的有效性 关键词 装配函数 虚拟装配 装配仿真 描述语言 引言 装配作业是制造过程的后置工序 装配质量对产品的性能有直接的影响 为降低生产成本 提高企业经济效益和竞争能力 在产品的 设计阶段 进行产品数字化预装配是十分必要的 在可视化技术 仿真技术 装配过程的研究等技术综合应用的基础上产生了虚拟装 配技术 虚拟装配 Virtual A embly VA 是虚拟制造的关键组成部分 利用计算机工具 通过分析 预测产品模型 对产品进行 数据描述和可视化 做出与装配有关的工程决策 而不需要实物产品模型作支持 据统计 目前国外制造业应用虚拟装配技术节约了 研制经费 并缩短了研制周期 但我国关于虚拟装配技术的研究起步较晚 在实际的生产中 任意一个机床都有几百个甚至上千个零部件 每个零部件的位置和姿态信息需用4X4 的矩阵表达 显然 这样庞 大的数据量 在程序代码中直接实现是很困难的 同时 要将机床装配仿真用于维护培训和产品演示 就必须向机床方面的专家 非 程序员 提供一种简便 直观 灵活的手段来设定机床的装配运动方案 为了实时 方便的修改装配序列和装配路径 并且准确的描 述产品在装配或拆卸过程的位姿信息 本文对虚拟装配过程提出了一种机床虚拟装配的描述语言以及与其相对应的虚拟装配函数 虚拟装配函数实现的实质 就是先提取机床虚拟装配的描述语言中的信息 再将其转化为机床零部件在每一时间点上的位姿和其它与 显示相关的信息 在此基础上调用机床场景绘制模块的相应操作来实时绘制运动场景 实现虚拟装配的仿真过程 1 三维空间中物体位姿和运动信息的描述 在三维装配空间中 装配元件位姿和运动信息的准确描述是正确模拟产品装 拆过程的关键 采用一个4 4 的位姿矩阵和运动矩阵 可有效描述装配空间中物体的位姿信息和物体任意运动的信息 从而实现完整的产品装配过程仿真 1 1 物体位姿和运动信息的描述 位姿是指位置和姿态 反映了三维装配空间中装配件的位置和空间角度 由两部分组成 一部分是位置信息 Position 描述部件 的空间位置 另一部分是姿态信息 Orientation 描述部件的方向 部件的平移是通过部件的空间位置的改变来体现的 部件的 旋转是通过部件方向的改变来体现的 装配元件的运动变换分为平移运动变换 旋转运动变换和复合运动变换 复合运动变换可以简化为沿某方向平移运动与绕某一轴线旋 转运动的合成 所以待装配元件从一个关键点到另一个关键点之间的任何一种运动 均可以表示为平移运动变换和旋转变换的合成 在装配实体模型的三维空间中 装配元件的位姿信息和运动矩阵均可采用一个4 4的矩阵 T 来表示 其中 左上角的3 3 矩阵主要用于物体的姿态信息或装配过程中零部件的旋转变换 l m n 矩阵主要用于物体的位置信息或零 部件在装配过程中产生平移变换 1 2 装配 拆卸中运动参数的设定 三维空间中 为了简化计算和减少不必要的数据 对于不同的运动方式 设计不同的元组表示 对于直线运动方式 采用5 元组法 定义为 object Xe Ye Ze eed 对于圆弧运动方式 采用9 元组法 定义为 object Xp Yp Zp Xd Yd Zd eed theta 对于旋转运动方式 采用9 元组法 定义为 object Xp Yp Zp Xd Yd Zd rate theta 对于定轴心螺旋进给运动方式 采用10 元组法 定义为 object Xp Yp Zp Xd Yd Zd distance eed rate 其中object 为运动物体的名称 Xe Ye Ze 为移动到的终点坐标值 Xp Yp Zp 为旋转轴上任意一点坐标值 Xd Yd Zd 为 旋转轴方向矢量 distance 为起点到终点沿轴线方向进给的距离 eed 为移动速度参数 theta 为角度参数 rate 为角速度 参数 要实现虚拟环境中的装配仿真 还应该建立虚拟环境和虚拟机床 因此 设计并实现了添加零部件 包括位姿和颜色信息 的代码以及 对虚拟环境进行特效处理 添加声音 灯光 纹理 动态显示装配零部件的信息 的代码 1 3 物体三维变换方式的设定及其实现 因为 任何复杂的运动变换可以简化为沿某方向平移运动与绕某一轴线旋转运动的合成 为了形象的描述仿真过程 我们设计出如下 几种运动方式 1 直线移动方式 根据已知条件计算出物体在移动过程中的任意时刻t 的坐标 只考虑平移部分 2 旋转运动方式 为通用起见 本文把旋转轴设为任意轴 任意轴的旋转变换 我们采用组合变换 根据图形变 网页查看 基于装配函数的车床虚拟装配 发表评论 相关资讯 基于 1 基于工控机的虚拟仪器软件设计方案 2 基于虚拟仪器的传感器静态特性分析 3 基于网络的虚拟制造技术 4 基于精密测量的复杂零件的快速反求 5 基于Internet的协同产品概念设计 装配 1 复杂装配体有限元网格生成方法的研究 2 日东精工将2台SCARA螺丝装配机器人整合为1台 函数 1 pro e关系式 函数相关说明数据 车床 1 数控车床加工中刀具补偿的应用 2 数控车床对刀具及刀具座的要求 3 数控车床的刀具安装 4 数控车床的工艺装备 刀具 夹具等 5 CK6130小型数控车床的研制 虚拟 1 面向虚拟制造的特种回转面刀具加工仿真系统 2 利用CPC与VPN技术构建虚拟制造系统 3 虚拟轴数控机床的仿三轴控制方法 4 什么是虚拟产品开发 VPD 5 虚拟制造技术及其在制造业中的应