[發(fā)明專利]三維數(shù)字化總裝工藝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310728890.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103646154A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚學(xué)寧;張磊;劉偉偉;劉振華;袁寶勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06Q10/06
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種計(jì)算機(jī)集成制造領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體地，涉及一種三維數(shù)字化總裝工藝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

裝配工藝設(shè)計(jì)是產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，其解決產(chǎn)品的零部件裝配順序、裝配路徑、裝配工藝方法和所用工具、夾具等問題。傳統(tǒng)的裝配工藝設(shè)計(jì)都是采用人工編制，存在編制周期長，過分依賴工藝人員的技術(shù)水平和裝配經(jīng)驗(yàn)，裝配工藝設(shè)計(jì)繁瑣且不規(guī)范等問題。隨著計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（Computer?Aided?Process?Planning，CAPP）技術(shù)在零件加工工藝設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃（Computer-Aided?Assembly?Process?Planning，CAAPP）作為解決產(chǎn)品裝配工藝規(guī)劃問題的有效工具，也孕育而生。

目前的計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃主要依賴于二維的CAD圖紙，存在以下不足：

（1）二維CAD很難表達(dá)復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和曲面外形，其圖形的基本元素是點(diǎn)、直線和曲線，從這些基本元素的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中很難快速得到準(zhǔn)確的產(chǎn)品特征信息；基于二維視圖的裝配工藝設(shè)計(jì)知識(shí)的表達(dá)、生成、組織與管理比較困難，不能有效的總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法；

（2）復(fù)雜的產(chǎn)品以及零部件只能以二維視圖顯示，對(duì)裝配操作工人識(shí)圖能力要求較高；零件的關(guān)鍵特征難以用二維視圖中充分表現(xiàn)，理解困難，從而容易增加因?yàn)殄e(cuò)誤識(shí)圖而導(dǎo)致的廢品數(shù)量；裝配工藝性能的評(píng)價(jià)以及審查不能有效進(jìn)行，或流于形式；

（3）設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同能力不足，設(shè)計(jì)結(jié)果是以二維圖紙為主，三維模型為輔的形式發(fā)放到制造部門，由于缺少公差尺寸等制造信息，產(chǎn)品三維模型還無法取代二維圖紙，直接用于工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造；與此同時(shí)，工藝對(duì)設(shè)計(jì)的參與和反饋也非常有限，往往是在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)了問題后，才進(jìn)行反饋；

（4）設(shè)計(jì)更改問題出現(xiàn)時(shí)，二維工藝設(shè)計(jì)需要通過電話、紙質(zhì)更改單等處理，設(shè)計(jì)工藝協(xié)同程度低，同時(shí)，伴隨著大量的紙質(zhì)浪費(fèi)，與航天產(chǎn)業(yè)倡導(dǎo)的無紙化生產(chǎn)相悖。

隨著三維CAD軟件的迅速發(fā)展與普及，三維CAD技術(shù)正在成為企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)和數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)平臺(tái)，傳統(tǒng)的基于二維CAD的CAAPP系統(tǒng)將難以完全滿足企業(yè)CAD/CAPP/CAM集成的需要；傳統(tǒng)的基于手工的裝配工藝設(shè)計(jì)方法不能滿足制造系統(tǒng)高效率、信息高度集成的要求，不能滿足瞬息萬變的市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品開發(fā)周期的要求。隨著基于特征建模的三維CAD系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，三維輔助裝配工藝設(shè)計(jì)的需求也日益增加。三維裝配工序簡圖形象、直觀，可實(shí)現(xiàn)“爆炸”和動(dòng)畫，用以指導(dǎo)裝配現(xiàn)場(chǎng)操作，比較直觀，易于理解。因此，研究三維輔助裝配工藝設(shè)計(jì)具有重要意義。

目前，三維輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)開發(fā)大體上可分為以下兩個(gè)技術(shù)方案：

1、基于虛擬裝配技術(shù)（Virtual?Assembly，VA）進(jìn)行開發(fā)。所謂虛擬裝配，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬環(huán)境中由操作者交互地對(duì)產(chǎn)品可裝配性、可拆卸性、裝配過程的碰撞干涉以及裝配順序和裝配路徑等裝配工藝進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化。采用虛擬現(xiàn)實(shí)的開發(fā)工具，如WorldToolKit、Multigen等，用戶可以操作各種虛擬外設(shè)（頭盔顯示器、力反饋數(shù)據(jù)手套、立體眼鏡等），交互地進(jìn)行裝配工藝規(guī)劃。

2.基于商業(yè)三維CAD軟件進(jìn)行開發(fā)。現(xiàn)有的商業(yè)CAD軟件，諸如Pro/E、Solidworks、UG等，除了提供三維建模功能，還提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)工具。同時(shí)，基于一個(gè)特定的三維CAD軟件進(jìn)行二次開發(fā)，成本投入少，并且開發(fā)出來的CAAPP系統(tǒng)與該CAD系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“無縫”集成。

綜上所述，目前的三維裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)都只是強(qiáng)調(diào)三維數(shù)據(jù)在裝配工藝規(guī)劃中的使用，缺少三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)全過程所需的數(shù)據(jù)管理、人員管理、過程管理等管理功能，同時(shí)無法實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)部門到工藝部門再到現(xiàn)場(chǎng)裝配的貫通。解決這些問題的關(guān)鍵是建立一個(gè)統(tǒng)一的集成的裝配工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)，為三維裝配工藝設(shè)計(jì)的全過程提供支撐。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種三維數(shù)字化總裝工藝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝配工藝設(shè)計(jì)的可視化和智能化，滿足現(xiàn)代企業(yè)提高生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競爭力的需要。