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机械仿真维修的解决方案

发布时间:2023-05-22

编辑人:灵图互动

阅读量:206

随着计算机技术、图形图像技术以及CAD技术的发展及其在产品设计、开发、制造过程中的应用,数字样机取代物理样机或实物样机已经成为一种趋势。随着并行工程、计算机集成制造、虚拟制造等理念及相关技术的不断发展与应用,通过虚拟仿真技术、虚拟现实技术,可以实现机械仿真维修的重大突破。

虚拟现实可以提供具有很好的沉浸感、交互性、启发性的虚拟环境,设计人员可以通过在虚拟环境中进行产品的维修、零部件的拆卸仿真来发现设计中存在的维修问,进行维修性分析,直至通过完整的维修过程模拟来进行维修人员的训练,并生成相应的维修技术手册。虚拟现实技术可以充分运用在产品维修性设计、分析,辅助维修人员训练和维修技术手册生成等领域。

机械仿真维修

机械仿真维修涉及到多个研究领域的内容,如计算机图形、计算几何、机器人、人工智能、计算机动画等,是一个多学科交叉问题。机械仿真维修主要用于设备的检测与维修训练培训,训练人员在使用系统时,不仅要能够进行高仿真度的虚拟训练,提升人员的训练水平和配合能力,还要能够利用虚拟装备的三维几何模型、运动模型、装配模型等数据资料全面理解装备的机械系统原理和控制系统原理。所以,机械仿真维修需要完成两种最基本的功能:虚拟拆卸、装配步骤仿真和虚拟场景、部件的模型仿真。

机械仿真维修将维修分为4个层次:维修、维修事件、维修作业、基本维修作业。其中最最底层“基本维修作业”也是一个复合任务,在仿真过程中,需要对其进行进一步的分解,以生成适于仿真的仿真指令。在实际维修仿真中,为了更好的支持仿真,多个研究单位提出了各自的任务分解方式。

若某项设备的维修为维修层,那么维修事件层就会将这个维修任务分解为保养和零部件更换。在维修作业层,又将零部件更换分解为故障定位、故障隔离、部件拆卸、更换部件、安装部件、调试、检验等步骤。基本维修作业层将零部件更换的某一个步骤进一步分解,例如将部件拆卸的每一个步骤详细拆解。

机械仿真维修场景构建

机械仿真维修场景构建包括三维模型的显示与渲染、维修环境、维修工具等虚拟模型仿真。其中三维模型的显示与渲染是指将设备模型显示于虚拟场景中,虚拟设备模型为许多零部件组成的装配体,各零部件通过添加约束确定运动关系,即建立零部件之间的运动副。维修环境包括天空、训练场、草地、山丘等静态物体的仿真,因其结构简单,具体实现过程较为容易。维修工具为维修过程中需要采用的各工具,包括虚拟手、虚拟螺丝钉等。

机械仿真维修的模型仿真除了形态上的模拟,还需要实现物理属性的模拟,也就是碰撞检测技术。碰撞检测技术对机械仿真维修环境的逼真程度、操作人员的操作体验有着至关重要的支撑作用。碰撞检测是基于现实生活中一个普遍存在的事实:两个实体对象不能共享相同的空间区域。虚拟系统中主要包含两种碰撞:一是合法碰撞,主要是指拆卸工具、虚拟手等触碰到应该触碰的零部件,将要执行下一步操作;另一种是非法碰撞,主要是指操作零部件过程中触碰到不应该触碰的零部件或工具。在虚拟维修系统中碰撞检测是为了快速、准确地判断物体是否被拾取以及物体间是否存在碰撞现象。

机械仿真维修的模型仿真

大型设备往往结构紧凑、拆卸过程复杂,碰撞检测技术能检验装备虚拟维修过程中零件拆卸的可行性。同时,实现警报功能的核心也是碰撞检测技术,利用碰撞检测,判断出维修人员维修过程中的非法碰撞,出现非法碰撞时进行警报提醒。

机械仿真维修在进行系统的拆卸与检测过程中,针对关键的维修作业。机械仿真维修的维修步骤、维修动作定制维修性分析报告。机械仿真维修的虚拟考核根据对操作过程的监控记录结果,对比标准的操作轨迹可输出当前用户的相应成绩单以及操作过程视频。并且,机械仿真维修可实现对操作过程的回放,通过虚拟考核功能,检验操作手训练效果,虚拟考核功能能够较公平地给出操作手完成一次任务的分数。根据考核视频,合理找出操作手薄弱环节,使操作手更快掌握操作技巧。

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