[发明专利]基于装配界面的机械装备装配训练方法

摘要

基于装配界面的机械装备装配训练方法,受训工人通过机械装备的虚拟装配场景与实际装配行为相结合的方式，完成机械装备的装配步骤实训、装配工具使用培训及钳工工艺培训；该机械装备装配训练方法与纯粹的虚拟现实和穿戴式虚拟现实装配相比，性价比高、体验度高、使用方便、装置结构简洁合理，系统稳定可靠，可大面积的推广。

主权项

1.基于装配界面的机械装备装配训练方法,其特征在于:受训工人通过机械装备的虚拟装配场景与实际装配行为相结合的方式，完成机械装备的装配步骤实训、装配工具使用培训及钳工工艺培训；该方法采用虚拟现实屏幕显示机械装备的装配场景、选择机械装备的装配步骤、确认机械装备及其零部件的当前空间位置；由专门的机械装置及其传感系统模拟的机械装备装配界面，接受和测量受训人员的肢体动作和力学行为，将测得数据传递给上位计算机，经上位计算机反馈给机械装备的虚拟装配场景；所谓装配界面是指机械装备上用于接受来自于装配工人的肢体动作、力学行为或装配工具的力、力矩的零部件；所述装配训练方法具体步骤如下：a、装配工人开始装配训练时，首先调出机械装备虚拟装配系统，通过控件或菜单选择需要训练的装配步骤，系统调用和驱动相应装配界面的机械装置达到指定空间位置并开始接受来自于装配工人的肢体动作和力学行为；b、装配工人徒手或运用钳工工具、装配工具，按照机械装备的装配技术要求对装配界面进行装配动作，并对装配界面发出适当的力、力矩和位移,此过程装配工人完成的是真实装配动作；c、装配工人在装配训练时，通过视觉观察虚拟装配场景显示屏幕上的零部件空间位置变化并确认当前装配步骤是否完成；d、装配工人在装配训练时，安装于装配界面上的力、力矩和位移物理量感知传感器实时采集人作用于装配界面上的力、力矩和位移物理信号，将其传递给上位计算机，经上位计算机计算,即基于虚拟装配场景软件得到当前装配步骤的完成情况，并将其反映到当前装配步骤的虚拟装配场景，展示给装配工人；e、装配工人可以把每次机械装备的装配顺序、装配路径、工艺路线过程进行信息保存或调出装配动画文件指导现场装配或教学；装配界面的构建:a、对机械装备的装配界面进行归类分析；b、确定每一类的装配界面所需要采集的力学信号、位移信号和角度信号，明确相应的传感器，给出信号采集和通讯方案；c、按照系统总体设计、装配界面归类分析、信号采集和通讯方案设计的步骤，开发基于肢体动作和力学行为采集的机械装备虚拟装配系统及虚拟装配场景软件；在CAD建模环境中，完成机械装备零件及钳工工具建模；通过定义配合约束关系，将这些零件组装在一起得到界面的装配模型；该建模装配过程只考虑机械装备中零部件的装配位置和约束关系，装配顺序、装配操作过程暂不考虑；d、设计装配界面的支架结构，设计装配界面的空间驱动方案；所有装配界面均布置和安装于一个训练台框架结构上，在框架结构的一侧布置装配所需的钳工工具箱，把装有传感器的真实装配钳工工具按编号放置好；框架结构的另一侧为虚拟装配场景显示屏幕；系统启动后，装配工人可以先完成机械装备各部件的装配后再进行整机装配；装配工人在机械装备虚拟装配系统选择要训练的装配步骤，系统弹出该装配步骤涉及零件的虚拟模型，并置于虚拟场景；机械装备虚拟装配系统根据该装配步骤要求发送控制信号给伺服驱动装置，驱动该零件对应的装配界面运行到指定的空间位置； e、将装配界面及其空间驱动装置、传感系统集成安装于支架结构，建立传感系统与上位计算机进行通讯联接，完成上位计算机采集的力学、位移信号与机械装备虚拟装配系统的数据集成，即完成基于装配界面的机械装备虚拟装配系统的集成开发；随后进行该装置的试制、调试与校准。