基于STEP和OSG的交互式虚拟装配仿真系统.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterInteractivevirtualassemblysimulationsystembasedonSTEPandOSGByKaiLiuSupervisor：Prof．TongdeTanComputerApplicationTechnologySchoolofInformationEngineeringMay2012-_馐黟瑟麓；0哆■奠寥o，砖o_善鼍毒一≯星，¨¨0．彳。一≥，■≮1荸莺1了，毒。．、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究

2、所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：之∥荔秒日期：力∥牌，月巧日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位

3、论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：吲勿∥日期：矽／『尸年，月彭日摘要传统的CAD／CAM软件虽然在产品设计环境能够充分的发挥作用，但其在装配操作，可装配性分析等环节显得相对薄弱。往往产品设计的问题要等到产品已经大量投入生产才会发现，对企业造成了不可挽回的损失。因此我们总希望在产品设计阶段就能得到产品的可装配性等信息，来指导产品的设计，而这在传统的CAD／CAM软件中是很难做到的。因此需要设计虚拟装配系统，将CAD零件模型导入虚拟装配系统，在虚拟环境中进行装配操作、序列规划，如果发现零件设计问题，立即反馈到C

4、AD修改设计。但目前虚拟装配系统往往采用三角面片模型，不仅丢失了产品大量的工程设计信息，很难对模型进行灵活的控制和装配，也使得虚拟装配结果与CAD系统的数据很难双向通信，从而限制了虚拟装配系统的应用和发展。针对这些问题，本文基于CAD设计中的STEP标准，结合开源虚拟现实引擎OSG(OpenSceneGraph)的技术特点，设计出一个完整的虚拟装配系统，并解决其中的关键技术问题。系统可直接导入STEP产品模型，进行自由灵活的装配，为装配人员的培训提供了方便、有效的支持。同时也意味着虚拟装配系统与CAD系统的无缝结合，虚拟装配过程中发现的问题可及时反馈给CAD修改设计，数据可以双向传递。最后

5、采用OSG仿真实现了一个原型系统，将STEP文件映射到OSG类，构建OSG场景树，并将STEP中的几何信息统一采用NURBS方法表达，在OSG中渲染绘制，并由用户交互选取模型特征面进行任意的装配。虚拟现实引擎OSG与工业标准STEP相结合，不仅可以增强工业模型装配的真实感，同时也拓展了OSG的应用范围，使其首次可以读取具有拓扑结构的模型，使其从单纯的三角面片模型的渲染走向了虚拟装配制造领域。『关键词：虚拟装配；虚拟现实；产品模型数据交换标准；l非均匀有理B样条开放场景图形5AbstractThetraditionalCAD／CAMsoftwareplayakeyroleintheprodu

6、ctdesignenvironment，butitisrelativelyweakintheassemblyoperationsandassemblyanalysis．Theproblemofproductdesignisnotfounduntiltheproducthasbeenputintoproductioninextremeabundance，ortheproducthasbeensoldforlongtime，italwayscausesirreparabledamagetotheenterprise．Sowealwayshopethatwecangettheinformatio

7、nofassemblyatthedesignstage，weCallguidethedesignoftheproducts，butthetargetisdifficulttoachieveintraditionalCAD

8、CAMsoftware．Thereforeweneedtodesignavirtualassemblysystem，itCanreadCADmodelsintovirtualassemblysystem