[發明專利]基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法

有效

• 申請號: 201610031608.X
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105489108B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 馬鐵強;張超;孫德濱;蘇陽陽
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

1.基于裝配界面的機械裝備裝配訓練方法,其特征在于:受訓工人通過機械裝備的虛擬裝配場景與實際裝配行為相結合的方式，完成機械裝備的裝配步驟實訓、裝配工具使用培訓及鉗工工藝培訓；該方法采用虛擬現實屏幕顯示機械裝備的裝配場景、選擇機械裝備的裝配步驟、確認機械裝備及其零部件的當前空間位置；由專門的機械裝置及其傳感系統模擬的機械裝備裝配界面，接受和測量受訓人員的肢體動作和力學行為，將測得數據傳遞給上位計算機，經上位計算機反饋給機械裝備的虛擬裝配場景；

所謂裝配界面是指機械裝備上用于接受來自于裝配工人的肢體動作、力學行為或裝配工具的力、力矩的零部件；

所述裝配訓練方法具體步驟如下：

a、裝配工人開始裝配訓練時，首先調出機械裝備虛擬裝配系統，通過控件或菜單選擇需要訓練的裝配步驟，系統調用和驅動相應裝配界面的機械裝置達到指定空間位置并開始接受來自于裝配工人的肢體動作和力學行為；

b、裝配工人徒手或運用鉗工工具、裝配工具，按照機械裝備的裝配技術要求對裝配界面進行裝配動作，并對裝配界面發出適當的力、力矩和位移,此過程裝配工人完成的是真實裝配動作；

c、裝配工人在裝配訓練時，通過視覺觀察虛擬裝配場景顯示屏幕上的零部件空間位置變化并確認當前裝配步驟是否完成；

d、裝配工人在裝配訓練時，安裝于裝配界面上的力、力矩和位移物理量感知傳感器實時采集人作用于裝配界面上的力、力矩和位移物理信號，將其傳遞給上位計算機，經上位計算機計算,即基于虛擬裝配場景軟件得到當前裝配步驟的完成情況，并將其反映到當前裝配步驟的虛擬裝配場景，展示給裝配工人；

e、裝配工人可以把每次機械裝備的裝配順序、裝配路徑、工藝路線過程進行信息保存或調出裝配動畫文件指導現場裝配或教學；

裝配界面的構建:

a、對機械裝備的裝配界面進行歸類分析；

b、確定每一類的裝配界面所需要采集的力學信號、位移信號和角度信號，明確相應的傳感器，給出信號采集和通訊方案；

c、按照系統總體設計、裝配界面歸類分析、信號采集和通訊方案設計的步驟，開發基于肢體動作和力學行為采集的機械裝備虛擬裝配系統及虛擬裝配場景軟件；

在CAD建模環境中，完成機械裝備零件及鉗工工具建模；通過定義配合約束關系，將這些零件組裝在一起得到界面的裝配模型；該建模裝配過程只考慮機械裝備中零部件的裝配位置和約束關系，裝配順序、裝配操作過程暫不考慮；

d、設計裝配界面的支架結構，設計裝配界面的空間驅動方案；

所有裝配界面均布置和安裝于一個訓練臺框架結構上，在框架結構的一側布置裝配所需的鉗工工具箱，把裝有傳感器的真實裝配鉗工工具按編號放置好；框架結構的另一側為虛擬裝配場景顯示屏幕；系統啟動后，裝配工人可以先完成機械裝備各部件的裝配后再進行整機裝配；裝配工人在機械裝備虛擬裝配系統選擇要訓練的裝配步驟，系統彈出該裝配步驟涉及零件的虛擬模型，并置于虛擬場景；機械裝備虛擬裝配系統根據該裝配步驟要求發送控制信號給伺服驅動裝置，驅動該零件對應的裝配界面運行到指定的空間位置；

e、將裝配界面及其空間驅動裝置、傳感系統集成安裝于支架結構，建立傳感系統與上位計算機進行通訊聯接，完成上位計算機采集的力學、位移信號與機械裝備虛擬裝配系統的數據集成，即完成基于裝配界面的機械裝備虛擬裝配系統的集成開發；隨后進行該裝置的試制、調試與校準。