[发明专利]一种基于装配点的数字化三维零部件虚拟装配方法

说明书

一种基于装配点的数字化三维零部件虚拟装配方法,涉及数字化三维零件虚拟装配技术。本技术发明为：在数字化三维零件上（或空间某个相对位置）设定一个点（装配点）或多个点（装配点），虚拟装配时，操作人员通过输入设备对虚拟环境中的零件模型进行移动，使其上的装配点与目标零件的装配点重合，即可完成零件的精确装配。

技术领域

本发明专利涉及虚拟装配技术，尤其是涉及到一种基于装配点的数字化三维零部件虚拟装配方法。

背景技术

在实际装配环境中，人们是通过视觉、触觉的协同来实现对零部件运动的引导和感知，从而实现对零部件的精确装配。由于虚拟环境缺乏现实环境中存在的各种物理约束和感知能力，虚拟装配过程中零部件之间主要依靠几何约束进行精确定位。

目前，数字化三维零部件模型的建立和虚拟装配应用主要还是基于CAD系统实现，虚拟装配主要是在零部件建模完成后，靠几何图元间的约束设定（如对各零部件上的轴心、配合面、边线等几何图元的平行、重合、相切等设定）来实现零部件的精确装配。

华盛顿州立大学的S.Jayaram等首先提出约束定位的思想，通过零部件受约束运动以及约束求解，来实现虚拟装配过程中待装配零件的精确定位。英国Heriot-Watt大学Richard等提出近似捕捉和碰撞捕捉的方法来解决虚拟环境中零部件的精确定位。英国Salford大学虚拟环境中心的Fernando等研究了基于几何约束的零件精确定位和三维操作，开发了几何约束管理器，用来支持虚拟环境下装配和维修任务。浙江大学刘振宇、谭建荣等在语义识别的基础上，提出了基于语义引导的几何约束识别方法，通过语义和约束识别来捕捉虚拟装配过程中用户的操作意图，以提高约束识别速度和准确性。

上述方法存在着虚拟装配过程不够直观、操控繁琐，且对技术人员的能力要求较高等问题，因此限制了虚拟装配技术的实际应用。

发明内容

本发明针对现有虚拟装配过程不够直观、操控繁琐，且对虚拟装配人员的技术能力要求较高等问题，提供了强化虚拟装配过程的直观性、提升虚拟装配的效率、扩大虚拟装配技术应用范围的一种基于装配点的数字化三维零部件虚拟装配方法。

本发明包括以下步骤：

1) 在CAD平台上创建三维零件；

2) 在三维零件上添加装配点；

3) 把三维零件存储到模型库；

4)从模型库中选定待装配的零件到虚拟装配环境中；

5) 通过输入设备移动待装配零件，使其上装配点与目标零件上的装配点重合；

6) 重复步骤 4) 到步骤 5) ，直至完成全部零件模型的装配。

在步骤 1) 中，CAD平台可以是ARCHICAD、Allplan、CATIA、Solidworks、UG、Inventor、REVIT等具有三维数字化建模或虚拟装配功能模块的软件或互联网平台。

在步骤 2) 中，装配点是一个空间相对位置，其位于三维零件模型表面上（参见图2）、或三维零件模型内部（参见图3）、或三维零件模型外部（参见图3）。

在步骤 5) 中，输入设备可以是鼠标、键盘、数据手套等；装配点能够被CAD软件平台识别并通过输入设备进行精确捕捉。

本发明针对现有虚拟装配过程不够直观、操控繁琐等问题，且对虚拟装配人员的技术能力要求较高等问题，通过对数字化三维零部件添加装配点，并以装配点重合来精确定位零件间的装配位置。该方法可强化虚拟装配过程的直观性、提升虚拟装配的效率、扩大虚拟装配技术的应用范围，为该领域提供了一种新型且精确的虚拟装配方法。

附图说明

图1为本发明的技术方案流程图。