[发明专利]基于人机工程仿真分析的三维装配工艺示教方法及系统

说明书

本发明涉及基于人机工程仿真分析的三维装配工艺示教方法及系统，通过构建装配工艺工序显示组件数据库、形成MBD模型数据、通过人机工程仿真分析形成装配顺序和装配路径数据和机构运动学算法生成装配过程动画实现三维装配可视化，实现装配过程优化和精细可视化控制，有效的改进现场装配模式，可有效地解决现有三维装配工艺示教系统和方法存在三维装配工艺的示范性和教导性与现实工况不相符的技术瓶颈问题，具有很好的使用价值。

技术领域

本发明涉及机械装配工艺技术领域，具体涉及一种基于人机工程仿真分析的三维装配工艺示教系统和方法。

背景技术

已知的，轮拖为轮式拖拉机简称，目前轮拖产品的车间装配工艺正处于由传统工艺到数字化工艺的关键阶段，传统的工艺的主要依靠技术语言，辅之以一定的二维装配示意图，从内容和形式上讲，对装配工人需要一定的二维图纸转换吸收能力要求，必须由经验丰富的工艺设计、现场装配人员完成，对新产品、新工艺接受时间较长，往往需要进行大量重复的工作；同时其细化程度、可理解性、工艺指导性、动作一致性不能满足现今提升装配质量需求。

现有数字化工艺技术日渐成熟已逐步取代传统工艺，但也存在诸多不足，存在以下问题：

1.现有三维装配工艺示教系统和方法由于其仅使用MBD(Model BasedDefinition，即基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体)技术所述装配动画来自于三维建模软件装配序列生成装配过程，导致其装配路径与实际工况存在差异仅具备示意功能；

2.现有三维装配工艺示教系统和方法没有对装配过程基于人机工程的分析，缺乏对装配过程的优化，因此对工艺的指导性不强。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于人机工程仿真分析的三维装配工艺示教方法及系统，利用人机工程的分析，将装配过程细节化、数值化并将其转化为可视化，真正实现三维装配工艺的示范性和教导性，具有很好的使用价值。

为了达到上述目的，本发明提供的基于人机工程仿真分析的三维装配工艺示教方法，包括以下步骤：

步骤1.构建装配工艺工序显示组件数据库，包括装配工序树、装配注意说明指示、MBD模型数据、装配过程动画；

步骤2.根据基于MBD的机械产品零部件专用标注规范，利用建模软件中MBD模块标注指定产品，形成MBD模型数据；

步骤3.基于人机工程仿真分析按照装配工艺工步要求完成基于人机工程仿真分析后形成的装配顺序和装配路径数据，具体实现方法如下：

(3.1)将待装配工件使用有色标签进行标记，标签颜色作为该工件MBD模型数据的一个参数；

(3.2)使用工业相机采集工件装配过程图像，并利用工件标签颜色特征从图像中提取标签的二值图像，识别所对应的工件，记录工件的装配顺序；

(3.3)对二值图像进行几何中心平均，即可得到装配工件当前位置的坐标点；

(3.4)由相机采集的图像的连续帧得到工件的连续图像坐标点，再对图像坐标点做坐标变换，得到工件在世界坐标系下的坐标值，所有世界坐标系下的坐标点构成工件装配路径点集，即为装配路径数据；

(3.5)最后将每个装配工件的装配路径进行封装，获得所需格式的装配路径数据文件，把各工件的装配顺序和装配路径数据文件与MBD模型相关联；

步骤4.利用步骤3形成的装配顺序和装配路径数据通过机构运动学算法生成装配过程动画；

步骤5.将制作完成的MBD模型数据、装配过程动画导入装配工艺工序显示组件数据库并形成关联；

步骤6.通过基于装配工艺工序显示组件数据库的软件前端界面开发，实现三维装配工艺示教展示。