资源描述：
《井下作业工具的虚拟装配技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、大庆石油学院学报第26卷第2期2002年6月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVol.26No.2Jun.2002井下作业工具的虚拟装配技术122韩道权,司国海,任庆东(11大庆石油学院机械科学与工程学院,黑龙江安达151400;21大庆石油学院计算机科学与工程学院,黑龙江安达151400)摘要:介绍了虚拟制造和虚拟装配的的概念,阐述了在虚拟环境中进行产品装配的过程;提出了运用3DSMAX软件进行零件造型,运用MultiGen对造型进行预处理的实体建模方法;探索了模型导入、零件装配
2、、可达性检测等关键性技术;应用该技术实现了井下作业工具封隔器的虚拟装配.关键词:虚拟制造;虚拟装配;实体模型;可达性检测;井下作业工具中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000-1891(2002)02-0119-040引言随着计算机技术的发展,将信息技术应用于制造业,是现代制造业发展的必由之路.虚拟制造技术的出现,提供了有效的制造系统及制造活动的信息化方法,使制造系统的产品及其制造过程数字化,以便计算机系统处理.虚拟制造、虚拟产品开发等技术在机械产品开发过程中的成功应用,缩短了开发周期、降低了开
3、发成本,提高了产品的性能.因此“,虚拟制造”不仅在科技界,而且在企业界,已经成为研究和应用的热点之一.笔者就虚拟装配开发中的关键技术做了初步探讨.1虚拟制造与虚拟装配虚拟制造(VirtualManufacturing,VM)是一个处于发展中的新概念.虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现,即采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上群组协同工作,实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验,以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程,以增强制造过程各级的决策与控制能力.虚拟装配(VirtualA
4、ssembly,VA)是虚拟制造的关键技术之一.虚拟装配是在一个计算机生成的环境[1]中,利用装配操作模型,将模拟出的零散部件装配成产品.利用计算机工具,实现虚拟装配,创建真实产品的可视化数字模型———虚拟样机,这在机械产品设计中既兼顾了性能又保证了可行性.在计算机屏幕上装配零部件,查看和分析零件的配合情况,可减少对物理样机的需求,削减开发费用;在产品早期开发中,可进行干涉检查等,将错误消除在设计阶段,缩短了产品开发周期,降低了产品开发成本.2产品实体模型的构造建模是虚拟装配的基础.设计者开发一个新产品时,在产品
5、开发的初期,不需要巨额资金生产实物原型进行生产性分析,只需要建立一个能够准确再现产品的物理实现的数字模型,即首先构造产品实体模型,然后再将这个模型置于虚拟环境中,对其控制、仿真和分析,可以在设计阶段就对设计的方案、结构等进行仿真,提高一次试验成功率.2.1基本零件的造型[2]在进行零件的三维造型时,可采用3DSMAX软件,也可以采用CAD软件建模.3DSMAX软件是一收稿日期:2002-03-18;审稿人:龚声蓉作者简介:韩道权(1966-),男,讲师,现从事机械设计制造方面的研究.·119·大庆石油学院学报第2
6、6卷2002年个统一的交互式三维建模系统软件,它具有友好的操作界面,并可提供简便的操作方式,利用它可以制作零件的模型.笔者利用3DSMAX构造了井下作业工具的全部基本零件模型.2.2模型的预处理由实时仿真建模工具MultiGen对3DSMAX产生的数据进行预处理,创建对象结构、LOD,为对象添加颜色、材质和纹理等,同时设计每个零件的装配信息.(1)根据工具和零件本身的组成及特性,建立各个零件对应的对象树状层次结构,并定义不同的LOD级别.(2)零件实体的虚拟装配需要根据零件的实际装配顺序依次进行,从而形成一个完整
7、的装配实体.在处理零件模型时,需要将各个零件以不同的颜色渲染,或给予其不同的材质或纹理.这样,一方面可以模拟实际装配,另一方面可提供各个零件的相互关系,可以很方便地确定零件间的相互位置,找到关键定位点的坐标.如果零件用不同的颜色渲染,则从图中可以很方便地确定零件是否干涉,零件之间如果出现没有接触等无法配合的情况,则通过放大、旋转可以很容易地发现.(3)设计每个零件的装配信息,如结合面是否同轴、平行、垂直等信息.图1为处理后的井下作业工具封隔器中的两个零件模型,图1(a)的下端面面9和(b)的上端面面1是结合面,而
8、且(a)和(b)两个零件以其中心线同轴.3虚拟装配的实现图1封隔器零件的模型通过虚拟现实界面,将虚拟产品的装配过程呈现于人的感官,在人的主观上产生产品的存在感.人可以与虚拟环境发生交互作用,沉浸在计算机产生的三维仿真环境中,感觉到一切都是“真实”存在的,虚拟环境可以加深人们对复杂系统的理解.为了完成虚拟装配过程,将一般建模软件(3DSMAX或CAD)和实时仿真建模软件(M
