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VR虚拟拆装仿真培训系统构建

发布时间:2022-11-30

编辑人:灵图互动

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虚拟拆装是以拆装对象及其零部件的三维实体模型为基础,通过虚拟实体的仿真拆装以及系统分析,从而实现产品的拆装目的。虚拟拆装实际上是多种技术的融合,它的发展与产品设计方法学、三维可视化技术、虚拟仿真技术、决策理论、装配和制造技术以及装配和制造设备的发展等紧密相关。将虚拟拆装技术应用于船舶柴油机的设计、制造以及装配,为船舶柴油机的发展创新带来一个新的机遇。

VR虚拟拆装仿真培训系统可以实现机器复杂内部工作过程的展示,虚拟操作那些可能因操作失误会造成损坏的设备,进行可危害人身安全的训练以及进入那些实物状态时不可观察、不可触摸、不可进入的结构。虚拟拆装系统不受时空局限,仿真度高,组合性强,扩充容易。可减少重大设备的重复投入。内容更新快,以满足专业技术教育的实训需求,特别适合于专业训练的多样性和多变性。

VR虚拟拆装仿真培训系统

VR虚拟拆装仿真培训系统的构建主要由虚拟拆装部件的建模、虚拟拆装的规划和虚拟拆装评估3部分组成。本文以船舶柴油机的活塞连杆曲轴部分的拆装为例阐述虚拟拆装具体方法与步骤。

1. 虚拟拆装部件的建模

虚拟拆装部件的建模是虚拟拆装系统的基础过程,是虚拟拆装的对象。活塞连杆曲轴部分中的筒形活塞主要由活塞体、活塞销、活塞销衬套、气环、油环等部件组成,它与连杆小端的配合通过活塞销来完成;连杆大端与曲轴通过螺栓连接。柴油机的性能参数主要包括柴油机的功率、平均有效压力、转速等。根据性能要求设计计算活塞连杆曲轴部分中各部件的尺寸,利用虚拟仿真软件,以计算机为平台,对各个零部件进行三维建模。

虚拟拆装部件的建模

2. 约束装配要素

熟悉船舶柴油机的工作原理、安装工艺和技术要求,掌握产品的结构、零件的作用以及相互连接关系。如:活塞连杆曲轴部分,主要由筒形活塞体、活塞销、活塞销衬套、连杆、曲柄等装置组成。筒形活塞体与连杆小端的连接是通过活塞销来完成,在通过连杆大端与曲柄销的同心配合来实现往复运动向回转运动的转化。因此在装配过程中必须保证连杆大端与曲柄销的同心度要求等。

3. 交互式拆装顺序规划

虚拟拆装规划是虚拟拆装研究的关键内容之一,它是在虚拟拆装建模和拆装序列规划的基础上,根据船舶柴油机的拆装技术要求,分别以不同的零件作为装配基准,并赋予不同的约束条件对各零件相对位置进行约束,动态模拟拆装过程,得出多种拆装组合路径,对其进行分析比较,判断并生成一条合理的装配路径,从而达到最优化设计的效果。

装配成一台完整的柴油机,要有许多的零部件正确组合,要经过许多道工序才能完成。尽管各类柴油机在结构上、形式上、体积上有很多的差别,但整个柴油机装配过程有着许多相同之处。柴油机装配过程大致可分为准备阶段,部件装配,分段预装阶段和总装配阶段等几个部分。

具体方法是利用计算机进行虚拟拆装的训练,对虚拟环境中的装配模型进行交互拆卸,通过反复拆装得到可行序列;对于几种可行拆装序列的稳定性,拆装操作中零部件的定位和定向次数及装配序列的并行度等进行优化和选择;检查各条拆装路径上各零件在拆装过程中是否存在干涉情况。

虚拟拆装规划

4. 虚拟拆装评估过程

虚拟拆装评估过程是对虚拟设计、虚拟装配结果合理性的检验,它可以检测出设计中的错误、结构的不合理性、部件之间的干涉等。通过对已经装配好的船舶柴油机组合体中各相接部件进行干涉检测,对于活动部件进行模拟运转,进而检测结构设计的合理性,为结构调整提出有效方案。

通过在VR虚拟拆装仿真培训系统的虚拟环境中对设计的产品三维模型进行预装配,可以在实际加工制造之前,对设计方案的合理性,以及是否干涉等进行确认、调整。除此之外,还可以通过虚拟拆装系统让学习者能够低成本更好的了解和掌握现代船舶柴油机的结构、原理、工作过程与拆装、维护理论知识等知识。


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