基于虛擬現(xiàn)實(shí)的裝配工位規(guī)劃與評價技術(shù)研究.pdf

1、在產(chǎn)品開發(fā)與制造過程中，裝配過程是影響產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的重要因素之一。工位規(guī)劃是裝配過程規(guī)劃中的一個重要環(huán)節(jié)，工位規(guī)劃的優(yōu)劣會影響單個工位上裝配操作的勞動強(qiáng)度與工作效率。 以往的工藝工位規(guī)劃通常要占用實(shí)際裝配線進(jìn)行反復(fù)實(shí)物試裝，再進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，需要較高的成本與較長的時間。利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）對裝配線工位進(jìn)行規(guī)劃并仿真裝配過程，可以節(jié)約開發(fā)成本，縮短開發(fā)時間，從而提高產(chǎn)品的競爭力。另一方面，在虛擬環(huán)境（VE）下的人機(jī)工程學(xué)為工位

2、規(guī)劃評價提供了一個客觀的量化標(biāo)準(zhǔn)，從而使評價過程更具有科學(xué)性和說服力。 在深入分析虛擬裝配和工位規(guī)劃與評價系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、特點(diǎn)及功能需求基礎(chǔ)上，提出了對工位規(guī)劃的對象進(jìn)行了分類抽象建模、在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)裝配工位規(guī)劃和通過工具進(jìn)行裝配操作仿真、將人機(jī)工程學(xué)分析應(yīng)用于工位布局及操作過程評價的方法，建立了支持工藝確認(rèn)和工位規(guī)劃的虛擬試裝環(huán)境。 首先分析了工位規(guī)劃和裝配操作相關(guān)的對象，分別對虛擬環(huán)境下的裝配工具和工位設(shè)施進(jìn)行分類

3、建模，根據(jù)對象所實(shí)現(xiàn)的功能，為各類模型定義了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將這些物體在虛擬環(huán)境中表達(dá)出來。在此基礎(chǔ)上提出了虛擬裝配工具庫的概念，將各種具體工具實(shí)例進(jìn)行分類抽象并加入裝配工具庫，實(shí)現(xiàn)了使用工具的虛擬裝配過程。 其次，在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了工位規(guī)劃和試裝的整個過程，將這一過程劃分為操作對象選取、交互式工位布局以及使用工具的裝配操作三個步驟，在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了工位規(guī)劃與試裝過程，并將工位規(guī)劃的結(jié)果通過兩維和三維圖表達(dá)出來。

4、 再次，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)方法，分析了虛擬環(huán)境下裝配工位規(guī)劃的評價標(biāo)準(zhǔn)，提出了用基于NOISH疲勞計(jì)算以及能量消耗計(jì)算的方法進(jìn)行工位規(guī)劃評價。根據(jù)算法要求，在虛擬裝配過程中對操作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到量化的工位規(guī)劃評價結(jié)果，協(xié)助規(guī)劃人員進(jìn)行工位布局的改進(jìn)與優(yōu)化。 最后，在上述方法與技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，基于項(xiàng)目組已有成果“面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的集成虛擬裝配環(huán)境（IVAE）”進(jìn)行了再開發(fā)，開發(fā)了一套基于虛擬現(xiàn)實(shí)的