[發明專利]一種機構建模方法及裝置

無效

• 申請號: 201110006855.1
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102073771A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 劉檢華;張志賢;寧汝新
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;鄭自群

技術領域

本發明主要涉及虛擬裝配環境下的機構建模，更具體地，涉及基于虛擬裝配平臺，服務于裝配產品分析以及機構性能分析的一種機構建模方法及裝置。

背景技術

虛擬裝配技術是先進制造技術在實際工程中的重要應用之一，其可以在產品實際裝配之前通過在虛擬環境下對產品進行虛擬預裝配，提前發現裝配過程中存在的問題并及時給予糾正，不但提高了實際裝配中的一次裝配成功率，還降低了產品的開發周期。

然而目前對虛擬裝配技術的研究大多還停留在幾何仿真層面，即利用幾何圖形顯示的方法對產品的裝配順序、裝配路徑等進行仿真和優化。這種在幾何層面上的仿真對現實物理世界的影響因素考慮較少，往往缺乏實際意義和應用價值。尤其當裝配的產品中存在可運動機構時，簡單的幾何裝配仿真、準靜態仿真無法檢查機構的運動狀態，無法考證機構在運動過程中是否會發生碰撞、刮蹭等問題，更無法從數據上分析機構的運動參數特性，從而分析機構性能。

在目前現有的機構建模方法的研究中，基本都是針對具體模型對象進行的，如針對挖掘機的機構建模方法，針對機器人手臂的機構建模方法等等。缺乏一種統一的通用的建模方法來實現三維環境下的機構建模。雖然在力學、機構學領域已存在相應的數學手段來描述機構，但相關方法只限于參數求解，編寫的相關程序只用于針對相應的輸入參數輸出計算后的結果，沒有和三維可視化手段將結合，缺乏三維環境下模型的數據信息，因此無法從視覺上直觀地反應機構的運動仿真情況。

總之，目前的一些機構建模方法和機構仿真方法無法完美的為虛擬裝配技術服務，相關的理論也無法實現虛擬裝配環境下通用機構模型的建立。

發明內容

本發明提出一種機構建模方法及裝置，在虛擬裝配環境下通過信息模型和數學模型的混合表達方法實現機構的建模過程。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種機構建模方法，包括：

在虛擬裝配環境下完成產品模型的裝配仿真，形成產品零件鏈表；

獲取裝配過程中的約束信息，建立運動副對象，形成運動副鏈表；

識別機構對象，并從所述產品零件鏈表中獲取屬于所述機構的零部件信息，形成機構構件鏈表，從所述運動副鏈表中獲取屬于所述機構的運動副信息，形成機構運動副鏈表；

在機構對象下加載相應的數據信息，建立虛擬裝配環境下的機構信息模型；

機構對象根據所述運動副鏈表中的運動副信息，調用相應的運動副的數學表達模型，建立機構廣義數學表達模型。

優選的，所述識別機構對象具體包括：

利用基于關聯矩陣消元法的機構自動搜索算法識別所述機構對象。

優選的，所述建立運動副對象具體包括：

利用基于所述約束信息的運動副自動識別技術建立所述運動副對象。

優選的，所述建立運動副對象具體包括：

利用運動副交互式添加方法建立所述運動副對象。

優選的，所述機構對象根據所述運動副鏈表中的運動副信息，調用相應的運動副的數學表達模型，建立機構廣義數學表達模型前還包括：

根據機構對象運動副鏈表中運動副的類型，調用數學基本約束庫中的基本約束的數學表達，形成運動副鏈表中運動副的數學模型表達。

優選的，所述機構信息模型具體包括：

a、虛擬裝配環境下裝配體的三維幾何數據結構；

b、虛擬裝配環境下裝配體的裝配約束數據結構；

c、虛擬裝配環境下裝配體的三維零件模型的數據結構；

d、虛擬裝配環境下仿真對象的物理屬性信息模型表達方法；

e、虛擬裝配環境下機構的運動副信息模型表達方法。

優選的，所述廣義數學表達模型具體包括：

B、虛擬裝配環境下基于運動副類型的機構運動副約束數學表達；

其中，所述虛擬裝配環境下基于運動副類型的機構運動副約束數學表達具體包括：

A、基本約束庫的數學描述。

一種機構建模裝置，包括：

第一形成模塊，用于在虛擬裝配環境下完成產品模型的裝配仿真，形成產品零件鏈表；

第二形成模塊，用于獲取裝配過程中的約束信息，建立運動副對象，形成運動副鏈表；

第三形成模塊，用于識別機構對象，并從所述產品零件鏈表中獲取屬于所述機構的零部件信息，形成機構構件鏈表，從所述運動副鏈表中獲取屬于所述機構的運動副信息，形成機構運動副鏈表；

第一建立模塊，用于在機構對象下加載相應的數據信息，建立虛擬裝配環境下的機構信息模型；