[发明专利]一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法

摘要

本发明公开了一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统与方法，包括导管组件导入模块、管路组件坐标转换模块、管路装配仿真平台创建模块、管路组件位姿优化模块、管路组件数字化标识模块、夹持工装导入模块、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块、装配过程干涉检查模块、夹持工装偏置数据输入模块、驱动数据输出模块。通过本发明，有效避免了数字化标识添加过程中繁琐的人工操作，降低了出错率、规范了输出格式、使管接头标识趋于一致；通过本发明，也大大缩短了焊装的时间和管路系统的研制周期，简化了操作过程。

主权项

一种管路组件空间位姿仿真和数据自动输出的系统，其特征在于，包括导管组件导入模块（1）、管路组件坐标转换模块（2）、管路装配仿真平台创建模块（3）、管路组件位姿优化模块（4）、管路组件数字化标识模块（5）、夹持工装导入模块（6）、夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）、装配过程干涉检查模块（8）、夹持工装偏置数据输入模块（9）、驱动数据输出模块（10）；所述导管组件导入模块（1）将管路系统模型导入到工艺管理系统中，生成工艺源数据，并将工艺源数据送入到管路组件坐标转换模块（2）中；所述工艺源数据是指设计坐标系中显示的管路组件产生的数据；所述管路组件坐标转换模块（2）接收导管组件导入模块（1）的工艺源数据，将在设计坐标系中显示的管路组件转换到工作坐标系中显示，完成工艺源数据的修改，并将修改后的工艺源数据送入到管路组件位姿优化模块（4），同时将工作坐标系送入到管路装配仿真平台创建模块（3）；所述管路装配仿真平台创建模块（3）在来自管路组件坐标转换模块（2）的工作坐标系的基础上，根据管路装配平台的实物尺寸和具体结构完成管路装配仿真平台的创建并显示在工作坐标系中，并将管路装配仿真平台送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）和装配过程干涉检查模块（8）；所述管路组件位姿优化模块（4）根据来自管路组件坐标转换模块（2）的修改后的工艺源数据，完成管路组件的位姿优化，对管路组件不合理的摆放姿态进行初步调整，达到便于管路焊装的姿态，将初步位姿优化完成的管路组件送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7），接收来自装配过程干涉检查模块（8）传来的干涉检查结果数据，据此数据定位需要进行微调的存在干涉的管路组件部位，进一步调整管路组件的摆放姿态，使之达到不存在干涉的最佳管路焊装姿态；所述管路组件数字化标识模块（5）完成管路组件的数字化自动标识，显示管路焊装过程中管路组件之间的对应关系，防止焊装过程中发生导管与管路连 接件之间的错装，并将完成数字化标识的管路组件送入到夹持工装偏置数据输入模块（9）；所述夹持工装导入模块（6）用于固定管路连接件的夹持工装的导入，实现管路连接件的定位，并将夹持工装送入到夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）和装配过程干涉检查模块（8）；所述夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）从管路组件位姿优化模块（4）接收经过初步位姿优化完成的管路组件，从管路装配平台创建模块（3）接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块（6）接收夹持工装，对初步位姿优化完成的管路组件、管路装配仿真平台和夹持工装之间的装配过程进行仿真模拟，建立装配关系，完成夹持工装与导管组件之间的装配过程仿真，并将管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到装配过程干涉检查模块（8）；所述装配过程干涉检查模块（8）从管路装配平台创建模块（3）接收管路装配仿真平台，从夹持工装导入模块（6）接收夹持工装，从夹持工装与管路组件装配过程仿真模块（7）接收管路组件及经装配过程仿真验证的装配关系，通过控制系统计算管路装配仿真平台、夹持工装和管路组件之间的相对位置关系并判断三者之间是否存在干涉，若存在干涉，则将干涉检查结果数据传输给管路组件位姿优化模块（4），直至将不存在干涉后最终的干涉检查结果数据、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系送入到驱动数据输出模块（10）；所述夹持工装偏置数据输入模块（9）从管路组件数字化标识模块（5）中接收完成数字化标识的管路组件，完成夹持工装实际旋转轴与理论旋转轴之间偏置数据的输入，偏置数据用于补偿由于实际旋转轴与理论旋转轴之间偏差造成的旋转后管路连接件位置与理论位置的偏移，从而实现夹持工装偏置数据与管路组件之间的一一对应，并将偏置数据送入到驱动数据输出模块（10）；所述驱动数据输出模块（10）基于装配过程干涉检查模块（8）的最终干涉检查结果数据、管路组件以及经过装配过程仿真验证的装配关系，自动提取管 路组件空间位姿数据；基于夹持工装偏置数据输入模块（9）的偏置数据，自动提取数字化标识数据；将空间位姿数据和偏置数据转化为驱动电机运动的驱动数据，将驱动数据传输到控制驱动电机的控制系统，由控制系统驱动装配仿真平台实现预定动作；所述驱动电机设置在夹持工装上。