[發明專利]基于樹圖模型的水輪發電機組虛擬裝配建模方法和系統

有效

• 申請號: 201210230208.3
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102768703A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 劉惠義;鄭源;陸菁;楊戰軍;張智;曹兆元;王志超
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發明涉及基于樹圖模型的水輪發電機組虛擬裝配建模方法和系統，用于水輪發電機組虛擬裝配仿真，屬于虛擬裝配仿真技術領域。

背景技術

虛擬裝配仿真是通過建立一個與實際的生產裝配環境相一致的虛擬裝配環境，使得用戶能通過人機交互手段對產品進行的裝配和拆卸的操作的一種技術。九十年代國內外的學者開始對虛擬裝配技術開始研究，經過這十幾年的發展，取得了很大的成就。

裝配模型的構建是虛擬裝配仿真要解決的關鍵問題，目前的虛擬裝配模型主要是以層次模型為基礎的混合關系圖模型來表達面向裝配設計的虛擬裝配過程，該模型具有信息表達完備，信息集成度高的特點，但是由于混合關系模型將產品的層次結構和零件之間的裝配關系的表達混合在一起，使得裝配模型過于復雜，虛擬環境交互的實時性難以得到滿足。同時，由于該模型耦合性強，造成模型的存儲和維護較為困難。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種基于樹圖模型的水輪發電機組虛擬裝配建模方法和系統，以層次結構為基礎，圖結構為輔的“樹-圖”分離模型來表達，通過輕量化裝配模型，使得虛擬裝配仿真系統高效，能實時地滿足用戶體驗，解決裝配模型信息的表達完備性與虛擬仿真效率之間相矛盾的問題。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的第一種技術方案為一種基于樹圖模型的水輪發電機組虛擬裝配建模方法，用于水輪發電機組虛擬裝配仿真，包括如下步驟：

(1)構建裝配樹，用于表示待裝配零件的裝配層次與裝配順序，包含以下要素：

要素1：水輪發電機組的裝配過程可分割成多個裝配的動作，每一個裝配動作就是將兩個零件或者子裝配體按照裝配約束條件組合起來的過程，反映在裝配樹上就是兩個裝配結點合并成一個裝配結點；

要素2：裝配樹有3種結點：root結點表示根結點，代表水輪發電機組整體模型；Sub-Assembly結點表示子結點，代表裝配過程中形成的部件；part結點表示葉子結點，代表待裝配的零件；root結點可以由Sub-Assembly和Sub-Assembly裝配而成，也可以由Sub-Assembly和part結點裝配而成，但不會由part結點和part結點組合而成；Sub-Assembly可以由Sub-Assembly和Sub-Assembly、Sub-Assembly和part以及part和part裝配而成；part結點是最小的獨立結點，無子結點。

要素3：裝配樹中的邊表示結點之間的從屬關系；

要素4：裝配樹中結點的標號體現裝配模型的層次結構以及同層次零部件之間的裝配順序；結點標號的規則：裝配樹深度最大的結點所在的層次為裝配的第一層，結點的父結點所在層次是其子結點層次加1，同層次中子結點和葉子結點分別按順序標號，序號小的結點先裝配；

要素5：裝配樹推進規則：當僅當本層的所有結點都完成裝配后裝配的層次向上推進一層，直至到達根結點結束；

(2)構建語義關系圖，用于表示零部件之間的裝配關系，包含以下幾個要素：

要素1：語義關系圖中的結點對應的是語義類型結點和裝配樹中的葉子結點，邊代表結點和語義關系之間的從屬關系，而零件和零件之間沒有從屬關系，語義和語義之間也沒有從屬關系，所以關系圖在結構上是一個二分圖，其中語義關系圖中的語義類型結點，表示與該語義類型結點關聯的零件之間的裝配關系，采用裝配語義模型，經過實例化成為語義實例存入語義庫中；

要素2：用鄰接矩陣表示該二分圖，行向量表示與該語義相關的零件集，而列向量則表示單個零件參與的所有的語義關系；矩陣中“1”表示零件參與語義關系，“0”表示兩者無關聯。

(3)搜索裝配樹確定主動件和被動件：

步驟31：用戶拾取零件后，根據零件搜索裝配樹得對應結點Pi；

步驟32：P_i的裝配層次為P_i.level，當前裝配樹的裝配層次為CurLevel，若P_i.level＜CurLevel，轉步驟33；若P_i.level＝CurLevel，轉步驟35；若P_i.level＞CurLevel，轉步驟36；

步驟33：P_i是某子裝配體的一部分，需從P_i開始向上搜索裝配樹得P_i所屬的最上層子裝配體M，M的裝配層次為M.level，若M.level＝CueLevel，則繼續步驟34，否則轉步驟37；