基于拆装任务的虚拟拆装顺序规划及评价研究.pdf

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1、虚拟制造技术现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１４年第７期基于拆装任务的虚拟拆装顺序规划及评价研究周智勇，张桂香（湖南大学机械与运载工程学院，长沙４１００８２）摘要：针对虚拟拆装中拆装顺序规划问题，提出从拆装任务的角度建立虚拟拆装模型。研究了将有向图拓扑排序算法应用到拆装顺序规划（Ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ＡｓｓｅｍｂｌｙＳｅｑｕｅｎｃｅＰｌａｎｎｉｎｇ，ＤＡＳＰ）中的方法，建立了基于拓扑排序的拆装顺序评价模型，并给出了具体算法。最后在自主开发的虚拟拆装平台（Ｖｉｓｕａ

2、ｌＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＤｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆Ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＶＰＤＡ）中验证方法的可行性。关键词：虚拟拆装；拆装顺序规划；拓扑排序中图分类号：ＴＧ３９１．７３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１４）０７—００２１—０４Researchonvirtualdisassembly＆assemblysequenceplanningandevaluationwithprocesstaskＺｈｏｕＺｈｉｙｏｎｇ，ＺｈａｎｇＧｕｉｘｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉ

3、ｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＤｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ＡｓｓｅｍｂｌｙＳｅｑｕｅｎｃｅＰｌａｎｎｉｎｇ（ＤＡＳＰ），ｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｃｒｅａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｆｏｒｖｉｒｔｕａｌｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ａｓｓｅｍｂｌｙｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｔａｓｋ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｈａｔｈｏｗｔｏｕｓｅｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｒｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｄ

4、ｉ-ｇｒａｐｈｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆＤＡＳＰ，ａｎａｌｉｚｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｃｒｅａｔｅｖａｌｕａｔｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ａｓｓｅｍｂｌｙｓｅｑｕｅｎｃｅｏｎｔｏ-ｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｒｔａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｅｄａｃｏｎｃｒｅｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｎｓｅｌｆ-ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｌａｔｆｏｒｍＶｉｓｕａｌＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＤｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆Ａｓ

5、ｓｅｍｂｌｙ（ＶＰＤＡ）．Keywords：ｖｉｒｔｕａｌｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ｄｓｓｅｍｂｌｙ；ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ａｓｓｅｍｂｌｙｓｅｑｕｅｎｃｅｐｌａｎｎｉｎｇ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｏｒｔ只是几何上可行的拆装顺序。基于上述方法存在的０引言问题，本文从拆装过程要完成的任务入手，根据任务［４-５］近年来随着计算机图形学、计算机仿真技术及传之间的优先关系建立虚拟拆装模型，降低了ＤＡＳＰ感技术的发展，虚拟现实技术（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ，ＶＲ）得问题模型的复杂性。通过对拆装任务模型的拓扑排到了长足的

6、进步，并广泛运用于各个行业。作为虚拟序生成拆装顺序及评价模型。现实技术在机械设备拆装方面的应用，虚拟拆装技术１虚拟拆装建模发展迅速。通过建立虚拟环境，用户根据自己的知识和经验来操纵虚拟世界中的物体完成拆装任务，解决假设机械设备P包含n个要拆装部件，把每一个了传统拆装模式受设备物理样机数量、成本、工具、夹要拆装部件当做一个任务vi，则整个拆装任务V＝［１］具和场地等因素制约的影响。｛v１，v２，⋯，vn｝。拆卸过程D（V）和装配过程A（V）相虚拟拆装一个重要研究内容就是拆装顺序的规当于按照一定的顺序遍历V，整个拆装

7、过程T（V）＝划（Ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ＆ＡｓｓｅｍｂｌｙＳｅｑｕｅｎｃｅＰｌａｎｎｉｎｇ，D（V）∪A（V）。虚拟拆装环境中装配过程可以按照拆ＤＡＳＰ）。它是在拆装信息建模的基础上，对零／部件卸过程相反的顺序来进行，即装配和拆卸互逆，因此－１－１的拆装顺序进行推理，为下一步在虚拟环境中对物体有A（V）＝D（V），T（V）＝D（V）∪D（V）。基于此进行拆装仿真提供基础。目前多数研究方法是从零规则，本文从产品拆卸过程中任务vi之间的关系，建件的装配约束和几何外形或者产品内部的层次结构立虚拟拆装分析模型。拆装过程建

8、模如图１所示。入手，建立产品的拆装模型，依据某些推理算法和规拆卸过程中，由于部件之间存在几何遮挡和装配［２-３］则推理出产品的拆装顺序。这种方法拆装建模需约束，有时仅有一个vi可以拆卸，即必须先拆卸vi，然要的信息比较多，拆装模型比较复杂，而且推理出的后才能继续下一步的拆卸工作。图１中，v１和v２，必须２１２０１４年第７期现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎ