[發明專利]一種裝配過程的仿真方法、裝置及仿真設備

有效

• 申請號: 201811256378.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109376432B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 劉檢華;劉少麗;楊嘯東;趙瑛峰;丁曉宇;夏煥雄;呂乃靜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/16
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

1.一種裝配過程的仿真方法，其特征在于，包括：

建立用于對線纜進行數字化表達的線纜信息模型和用于計算線纜位姿的線纜物性模型；

接收用戶輸入的裝配操作的操作約束；

根據所述操作約束和所述線纜物性模型，獲得所述線纜進行裝配操作后的位姿；

根據進行裝配操作后的位姿，對所述線纜信息模型進行更新，并根據更新后的所述線纜信息模型對所述線纜進行碰撞檢測，輸出檢測結果；

建立用于對線纜進行數字化表達的線纜信息模型的步驟包括：通過廣度優先搜索算法對線纜上的每一線纜段進行處理，生成每一線纜段上的分支點、操作約束和亞線纜段信息；根據每一線纜段上的分支點、操作約束和亞線纜段信息，生成用于對線纜進行數字化表達的線纜信息模型；

建立用于計算線纜位姿的線纜物性模型的步驟包括：建立基本坐標系；根據所述基本坐標系，獲得線纜的外形；通過線纜的軸向拉壓矢量描述線纜的軸向拉壓變形，并通過線纜的彎扭度描述線纜彎曲和扭轉變形的劇烈程度；根據所述線纜的外形、所述線纜的軸向拉壓矢量和所述線纜的彎扭度，通過能量最小化法對線纜的平衡狀態進行建模，獲得線纜存在等式約束情況下的靜平衡狀態；通過將線纜存在等式約束情況下的靜平衡狀態中的等式約束轉換為罰函數，建立用于計算線纜位姿的線纜物性模型。

2.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述操作約束包括對剛性零件的裝配操作約束和對線纜的裝配操作約束；

所述方法還包括：

建立用于記錄裝配過程的裝配過程模型；

根據所述裝配過程模型和對剛性零件的裝配操作約束，獲得剛性零件進行裝配操作后的位姿；

通過所述裝配過程模型，對裝配操作的操作約束、線纜進行裝配操作后的位姿和剛性零件進行裝配操作后的位姿進行記錄。

3.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述方法還包括：

建立碰撞檢測模型，所述碰撞檢測模型包括：以線纜的兩端點的連線為軸線的第一圓柱體包圍盒的第一層碰撞模型、在所述第一層碰撞模型的內部由多個球形包圍盒沿線纜依次串接組成的第二層碰撞模型和在所述第二層碰撞模型的內部由多個第二圓柱體包圍盒沿線纜依次串接組成的第三層碰撞模型；

對所述線纜進行碰撞檢測，輸出檢測結果的步驟包括：

當剛性零件的位姿發生變化時，執行第一檢測操作，獲得第一檢測結果；

當線纜的位姿發生變化時，執行第一檢測操作和第二檢測操作，獲得第二檢測結果；

其中所述第一檢測操作包括：檢測所述第一層碰撞模型是否發生碰撞，若所述第一層碰撞模型未發生碰撞，則輸出未發生碰撞的檢測結果，否則檢測所述第二層碰撞模型是否發生碰撞，若所述第二層碰撞模型未發生碰撞，則輸出所述第一層碰撞模型發生碰撞的檢測結果；否則檢測所述第三層碰撞模型是否發生碰撞，若所述第三層碰撞模型未發生碰撞，則輸出所述第一層碰撞模型和所述第二層碰撞模型均發生碰撞的檢測結果；否則輸出所述第一層碰撞模型、所述第二層碰撞模型和所述第三層碰撞模型均發生碰撞的檢測結果；

所述第二檢測操作包括：檢測所述第二層碰撞模型的自碰撞，若所述第二層碰撞模型未發生自碰撞，則輸出未發生自碰撞的檢測結果；否則檢測所述第三層碰撞模型的自碰撞，若所述第三層碰撞模型未發生自碰撞，則輸出所述第二層碰撞模型發生自碰撞的檢測結果；否則輸出所述第二層碰撞模型和所述第三層碰撞模型均發生自碰撞的檢測結果。

4.根據權利要求3所述的仿真方法，其特征在于，每一所述球形包圍盒的直徑為線纜上的相鄰的兩個線纜段的中心線離散點之間的距離，每一所述第二圓柱體包圍盒的軸線與相鄰的兩個線纜段的中心線離散點的連線重合，每一所述第二圓柱體包圍盒的半徑為線纜段的半徑，每一所述第二圓柱體包圍盒的長度為相鄰的兩個線纜段的中心線離散點之間的距離與線纜段的直接的差值。