基于Virtools的虛擬裝配系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，裝配成本在產(chǎn)品生命周期總成本中所占的比重越來越高，提高產(chǎn)品的裝配水平成為亟待解決的問題。通過生產(chǎn)產(chǎn)品的物理樣機(jī)驗(yàn)證可裝配性的傳統(tǒng)方式已經(jīng)不能夠滿足社會發(fā)展的需要。同時(shí)，由于產(chǎn)品的復(fù)雜度以及精密度的增強(qiáng)，裝配人員的業(yè)務(wù)水平面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對裝配人員的培訓(xùn)也變得越來越重要。
　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)為裝配提供了新的發(fā)展方向——虛擬裝配。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠給人帶來身臨其境的感受，借助于不斷發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，利用

2、其人機(jī)交互的特性，本文開發(fā)了一種基于Virtools平臺的虛擬裝配實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶對CA6140溜板箱裝配方面的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)需求，將二維、三維多媒體教學(xué)同三維交互式實(shí)訓(xùn)、考核相結(jié)合使學(xué)員能夠更好的認(rèn)知零件、掌握典型機(jī)構(gòu)的傳動原理及裝配工藝;充分發(fā)揮學(xué)員的自主性，同時(shí)還能夠使學(xué)員在虛實(shí)結(jié)合的三維裝配環(huán)境中得到真實(shí)的裝配體驗(yàn)并檢驗(yàn)其學(xué)習(xí)程度，提高學(xué)員在裝配方面的專業(yè)素養(yǎng)。通過該系統(tǒng)能夠使學(xué)員更快地掌握裝配技術(shù)，從而提高裝配的效率和

3、降低裝配成本。
　　與傳統(tǒng)虛擬裝配系統(tǒng)相比，基于Virtools平臺的虛擬裝配系統(tǒng)以數(shù)據(jù)手套和光學(xué)測量跟蹤系統(tǒng)作為交互手段，而非傳統(tǒng)的交互手段——鼠標(biāo)和鍵盤等二維的輸入設(shè)備。該系統(tǒng)擴(kuò)展了常用虛擬裝配系統(tǒng)的功能，不僅僅包含傳統(tǒng)意義上交互式裝配這一個(gè)功能，還加入了教學(xué)部分，既達(dá)到了對裝配人員裝配理論培訓(xùn)的要求，同時(shí)又滿足了實(shí)訓(xùn)的目的。
　　本文按照系統(tǒng)總體概況、虛擬場景建模、交互技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以及其它關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)的順序，完成了虛擬裝

4、配系統(tǒng)的研究與開發(fā)。其中交互技術(shù)及其它關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)。
　　文中具體介紹了虛擬裝配系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及組成、系統(tǒng)開發(fā)平臺以及交互工具的選擇、三維虛擬場景的構(gòu)建以及模型的簡單處理等。同時(shí)文中對虛擬裝配系統(tǒng)軟件與硬件接口的開發(fā)、通過數(shù)據(jù)手套Data Glove16和PST Iris光學(xué)跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對虛擬手的控制以及攝像機(jī)設(shè)定等與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的重點(diǎn)模塊的實(shí)現(xiàn)過程也作了詳細(xì)闡述。
　　該虛擬裝配系統(tǒng)的成功建立對今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有