虚拟装配在船舶制造中的应用.doc

《虚拟装配在船舶制造中的应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、虚拟装配在船舶制造中的应用沪东屮华造船（集团）公司信息技术研究所沈伟张帆摘要：本文介绍了虚拟装配技术在船舶制造企业屮的实际应用，以17300吨多用途功能船为例，在基于DELMIADN4U的虚拟装配环境下，加入工装、设备、虚拟人等资源，对漿船进行虚拟装配仿真，通过静态和动态的干涉检查，人机工程分析，验证船朗建造方针的可行性，寻找最佳的建适解决方案。关键词：虚拟现实；船舶装配：仿真1、概述虚拟制造技术是一项以虚拟现实技术为基础，以优化产品的性能、成木为H标，面向产品的原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评价的应用技

2、术。利用虚拟现实技术、仿真技术等在计算机上建立起的虚拟制造环境，充分发挥技术人员的想象力和创造能力，相互协作发挥集体智慧，提高产品开发的质量和缩短开发周期。虚拟装配是虚拟制造的核心技术2—，其利用计算机技术对产品进行零部件的实体造型，在产品设计阶段进行预装配，验证装配T艺的准确性。就目前产品设计开发的现状来看,产品装配结构及其装配工艺的设计工具和设计水平仍然-

3、•分落后，装配结构和装配工艺的设计任务主要还是依靠经验丰富的设计师、工艺师来完成。设计周期长、受设计者的知识局限性和主观意识性影响较大，尤其是对于船舶等

4、复杂产品的装配设计，设计者往往无法将备方血、备层次的问题都考虑进来，只能凭借经验来寻求较为合理的装配T艺路线，而这样得到的不一定是战佳的装配T艺路线。木文将针对公司的17300吨多用途功能船，通过DASSAULT公司的DELMIADMU软件，对船舶的船体、管系、电气等各专业，进行分段装配、分段预胭装、分段总组、总段合拢等过程进行模拟，从而实现在设计阶段预测、分析、评佔产品的备种质量、性能指标和工艺的可行性，并在考虑人机的因素下优化产品设计及工艺、维护过程，及时发现和纠正设计屮的缺陷和问题，缩短产品的开发流程，提

5、高船舶产品的建造质量，更好的指导实际建造生产。2、虚拟装配的关键技术2.1数据转换及精简目前主流船舶CAD设计软件Tribon是一个相对封闭的设计系统，与外部的几何数据交流貝有简单的DXF、IGES格式，而且船舶CAD设计的模熨数据非常庞大，和普通机械产品不能相比，一艘包含船、机、电等全专业设计模型的整船设计模型，存储的数据量往往会达到数T-兆大小，就目前的方式，将如此海量的数据转到虚拟环境屮将要花费很长的时间，而且在漫游、装配等操作时性能将受到很大的影响。3DXML是DASSAULT公司推出的一种通用、轻量、

6、基于XML的文件格式，该格式高度压缩复杂数据，提供快速的文件传输和加载时间，保持交换文件的精确儿何图形和产品结构树,保留零件的颜色、名称等属性信息，能够在模型三角化面片后进行精简，提高仿真的速度。而且3DXML完全基于标准的XML,任何软件程序都将能够使川标准工具读取、编写和丰富3DXMI,的内容。2.2装配规划技术装配规划技术包括装配路径规划技术和装配顺序规划技札传统装配规划的研究方法是针对特定的需求，在某些推理算法和规则的支持下，推理出几何上可行的装配顺序，但是装配路径规划在儿何上可行，在工艺上不一定可行，

7、所以这种装恥规划还需要工稈技术人员对其进行工艺性分析，才能保证其在工稈上的可行性。虚拟装配规划就是在虚拟的环境下利用交换设备模拟手工装配拆卸的交互式过程，对装配体进行可装配性和可拆卸性分析，并且可以通过反复验证来确定最优装配规划方案，力求避免一些最优的装配顺序和装配路径屮出现的遗漏问题。2.3装配干涉的仿真装配干涉检杳可分为静态干涉检查和动态干涉检查。静态干涉检杳是指在虚拟装配结构形式下，检杳装配体的各零部件之间相对位置关系是否存在干涉，装配公差设计是否合理;而动态干涉检查是装配的零部件在装配运动过程屮，其运动

8、的包络体是否存在零部件Z间的运动干涉。在结构设计时•，一般只用静态干涉检杏的方式进行检杏，将各个零件以不同的颜色进行渲染，就可以在视窗屮通过旋转、放大等方式，观察三维模型中的装配体Z间是否发生装配干涉现象。动态干涉检测可以通过装配路径等信息，将装配形成的虚拟体转化为静态T•涉检测来实现，检查零件包容体的干涉情况。碰撞T•涉检测与路径规划是息息相关的，在虚拟环境屮依据设计好的装配工艺流程，对产吊装配过程和拆卸过程进行三维动态仿真，验证每个零件按设计的工艺顺序是否能无阻碍的装配上去，以发现T艺设计过程屮装配顺序设计

9、的错误。虽然装配顺序设计是按先里麻外的原则设计的，但在实际装配的过程小，经常会发生有的零件装不上去，因此工人不得不返工来拆除已经装配好的零部件，浪费了大量的人力和物力，同时也拖延了装配工期，进而影响到整个工期的安排。在虚拟环境屮，依据设计好的装配丁艺流程，通过对每个零件、成品和组件的移动、定位、夹紧和装配过程等进行产品与产品、产品与丁•装的干涉检杳，当系统发现存在干涉情况时实时报警，并