面向虚拟装配的工艺文档生成及示教系统的研究

　　虚拟装配技术的应用,能够在不生产物理样机的情况下来验证和改善产品的装配性能,提高装配工艺设计的可行性和实用性。但在一般情况下,虚拟装配工艺设计的结果并不能直接服务于工程实际,往往还需要经过工艺设计人员的处理,才能生成对实际装配操作有指导意义的装配工艺文件,从而真正应用于装配现场指导生产[1]。

　　目前,国外一些CAD公司虽然开始推出了虚拟装配软件[2],但这些软件只偏重于装配过程的图形仿真,而对各种具体工艺因素考虑不足,对装配过程产生的各种工艺数据和结果信息缺乏有效的管理机制,因此难以快速有效地生成满足工厂实际生产需要的装配工艺文件,从而指导工人进行培训和示教。笔者针对这类问题,对集成虚拟装配系统的重要组成部分———工艺文档生成与示教子系统中的关键技术进行了分析和研究。

　　1　集成虚拟装配系统的总体结构

　　如图1为集成虚拟装配系统的总体结构,包括CAD建模子系统、虚拟装配规划子系统、工艺文档生成与示教子系统3大部分和两个接口单元,分别是CAD系统和虚拟装配系统之间的数据接口(CAD接口)、以及虚拟装配规划子系统和文档生成及示教子系统之间的输出接口(VA接口)[3]。底层在PDM控制下共享模型和数据,进行统一集成和管理。

　　工艺文档生成及示教子系统作为集成虚拟装配系统的重要组成部分,是整个系统的后置处理单元,直接面向装配现场生产和应用。虚拟环境下,利用数据手套、立体眼睛等虚拟现实设备,人机交互式地进行装配规划,记录装配顺序和路径。通过将规划好的装配工艺数据和结果输出到装配现场,一方面生成符合企业规定格式的装配工艺规程,对装配生产进行指导。另一方面通过将操作过程动画演示、声音、文字等合成到一起,生成装配现场多媒体Web示教,从而对装配人员进行培训和示教。程,为了有效地对虚拟装配过程中产生的各种工艺数据进行有效组织和表达,引入装配任务的概念[4],并将装配任务作为装配工艺信息保存的基本载体。虚拟装配过程中,每当用户利用数据手套装配一个零件或部件时,将其所对应的一系列具有一定功能意义的连续操作的集合定义为一个装配任务。每个装配任务都有唯一确定的任务对象,也就是该任务所需要装配的零件或部件,同时还包括任务对象的装配顺序、装配路径,完成该装配任务需要的工装夹具,以及其它装配工艺参数等信息。虚拟装配实现目的是尽可能真实地模拟产品实际装配过程,现实装配过程中为完成某个装配任务,往往涉及到零部件装配和调整、工装夹具使用等基本动作,将这些基本动作统称为装配操作。