本文關(guān)鍵詞：基于EON Studio的減速器虛擬裝配技術(shù)研究

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【摘要】：對于制造業(yè)而言,每一個(gè)企業(yè)都面臨著持續(xù)多變和不可完全預(yù)測的全球化市場競爭,競爭的核心就是以知識(shí)為基礎(chǔ)的新產(chǎn)品的競爭。虛擬裝配技術(shù)正是在這樣的背景下得到了快速發(fā)展,已經(jīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配,樣機(jī)制造等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的過程中,裝配設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié),也是產(chǎn)品獲得整體性能的最后環(huán)節(jié)。虛擬裝配技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)發(fā)展而來,廣泛應(yīng)用于科研、教育、培訓(xùn)、軍工等方面。 本文借助甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究： (1)研究了虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的硬件構(gòu)成,對虛擬實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)進(jìn)行了研究,并對虛擬環(huán)境中的建模方式、CAD模型信息提取進(jìn)行了較為深入的研究。 (2)建立虛擬手,實(shí)現(xiàn)人手與虛擬手的動(dòng)作映射。分析研究虛擬手的靜態(tài)建模、動(dòng)態(tài)控制和人機(jī)交互,對于交互過程中要使用的虛擬手模型,分別使用MultiGen Creator和3DSMAX建模的方法建立了模型。分析了數(shù)據(jù)手套的連接方法,建立了虛擬手與數(shù)據(jù)手套的通信關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)作映射,為人機(jī)交互連接做好準(zhǔn)備。 (3)對碰撞檢測方法進(jìn)行詳細(xì)分析和研究,結(jié)合EON開發(fā)出較為合適的碰撞檢測方式。重點(diǎn)分析了幾種常見的碰撞檢測方法,分析了其適用范圍,結(jié)合EON的Collision Object碰撞檢測節(jié)點(diǎn),通過對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行開發(fā),同時(shí)設(shè)定抓取規(guī)則完成了碰撞檢測、抓取、移動(dòng)釋放等同步操作。 (4)通過改進(jìn)遺傳算法實(shí)現(xiàn)了對減速器裝配過程中的序列規(guī)劃,利用數(shù)據(jù)手套在VC++中開發(fā)出來的數(shù)據(jù)接收模塊,結(jié)合EON SDK開發(fā)出虛擬手的控制節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對虛擬手的實(shí)時(shí)操作。結(jié)合EON中開發(fā)的碰撞檢測節(jié)點(diǎn),按照計(jì)算出的減速器裝配序列,在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中對減速器進(jìn)行了人工手動(dòng)裝配操作,記錄各個(gè)零部件的空間信息,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作。 (5)結(jié)合改進(jìn)遺傳算法得到的減速器裝配序列,在EON中通過使用節(jié)點(diǎn)和對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行開發(fā),實(shí)現(xiàn)了在虛擬環(huán)境中按照規(guī)定減速器裝配序列進(jìn)行自動(dòng)裝配。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實(shí) 數(shù)據(jù)手套 虛擬手 人機(jī)交互 EON
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH132.46;TG95
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題研究的背景及意義14-15
• 1.2 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 虛擬裝配技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用17-18
• 1.5 本文的研究內(nèi)容18-19
• 1.6 課題基金來源19-20
• 第2章 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)搭建20-33
• 2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)工作原理20
• 2.2 虛擬裝配平臺(tái)的硬件環(huán)境20-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的交互設(shè)備22-24
• 2.3.1 Flock of Birds位置跟蹤器22
• 2.3.2 位置跟蹤器的坐標(biāo)標(biāo)定22-23
• 2.3.3 Wanda六自由度三維漫游交互設(shè)備23
• 2.3.4 數(shù)據(jù)手套(5DT Data Glove)23-24
• 2.4 虛擬環(huán)境硬件搭建效果圖24-25
• 2.5 虛擬裝配系統(tǒng)的軟件平臺(tái)25-27
• 2.5.1 仿真平臺(tái)的選擇26-27
• 2.5.2 系統(tǒng)建模軟件27
• 2.6 虛擬裝配模型建模27-28
• 2.6.1 虛擬裝配模型與CAD模型的區(qū)別27-28
• 2.6.2 虛擬裝配模型信息組成28
• 2.7 裝配模型的類別28-29
• 2.7.1 基于層次化裝配模型28-29
• 2.7.2 基于關(guān)系裝配模型29
• 2.8 基于PRO/E裝配模型信息提取29-32
• 2.8.1 中性文件的提取29-31
• 2.8.2 裝配信息的提取31
• 2.8.3 PRO/E系統(tǒng)裝配體轉(zhuǎn)化實(shí)例31-32
• 2.9 本章小結(jié)32-33
• 第3章 虛擬手的建立與應(yīng)用33-46
• 3.1 人手的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)分析33-34
• 3.2 模型變換原理34-37
• 3.3 接收外部信息的程序開發(fā)37-39
• 3.3.1 基于EON SDK的Hand節(jié)點(diǎn)開發(fā)37
• 3.3.2 EON SDK開發(fā)環(huán)境的建立37-38
• 3.3.3 VC與EON之間的相互通信38
• 3.3.4 節(jié)點(diǎn)與程序控制的虛擬手動(dòng)作分析38-39
• 3.4 數(shù)據(jù)手套的使用39-42
• 3.4.1 數(shù)據(jù)手套及接口39-40
• 3.4.2 數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)的讀取40-41
• 3.4.3 數(shù)據(jù)手套的校準(zhǔn)41-42
• 3.5 虛擬手建模及手勢合成42-43
• 3.6 數(shù)據(jù)手套與虛擬手的動(dòng)作映射43-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第4章 碰撞檢測研究46-56
• 4.1 碰撞檢測46-49
• 4.1.1 碰撞檢測算法的影響因素47
• 4.1.2 包圍體的期望特征47-48
• 4.1.3 幾何測試中行列式變換48-49
• 4.2 軸對齊包圍盒(AABB)49-51
• 4.2.1 最小值—最大值49-50
• 4.2.2 最小值—范圍值50
• 4.2.3 中心點(diǎn)位置—半徑50-51
• 4.3 方向包圍盒(OBB)51-52
• 4.4 離散有向多面體(k-DOP)52-53
• 4.5 球形包圍盒(Sphere球體)53-54
• 4.6 在EON Studio中的碰撞檢測54-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 第5章 裝配序列優(yōu)化及在EON中人機(jī)交互裝配實(shí)現(xiàn)56-71
• 5.1 裝配序列規(guī)劃56
• 5.2 改進(jìn)遺傳算法56-60
• 5.2.1 裝配序列規(guī)劃問題56
• 5.2.2 染色體的定義56-57
• 5.2.3 算法步驟57-58
• 5.2.4 遺傳算子58
• 5.2.5 建立干涉矩陣58-59
• 5.2.6 裝配方向的確定59-60
• 5.3 減速器實(shí)例分析60-61
• 5.4 EON Studio簡介61-64
• 5.4.1 EON Immersive62
• 5.4.2 EON Studio主要節(jié)點(diǎn)62-63
• 5.4.3 EON應(yīng)用程式的創(chuàng)作流程及模型導(dǎo)入63-64
• 5.5 人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)64-70
• 5.5.1 Script節(jié)點(diǎn)的功能擴(kuò)展64
• 5.5.2 使用數(shù)據(jù)手套進(jìn)行模型虛擬裝配64-67
• 5.5.3 使用節(jié)點(diǎn)及編程進(jìn)行減速器的虛擬裝配67-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 總結(jié)71
• 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄78

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