面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配現(xiàn)場的移動三維模型關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、產(chǎn)品定義信息是產(chǎn)品研制生命周期中各設(shè)計與制造階段的依據(jù)，其在各階段的有效傳遞是產(chǎn)品研制工作順利完成的保證。隨著基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)（Model Based Definition，MBD）在現(xiàn)代復(fù)雜產(chǎn)品研制過程中的廣泛應(yīng)用，集成了完整產(chǎn)品定義信息的三維模型作為單一數(shù)據(jù)源在產(chǎn)品研制生命周期中的大部分階段得到了有效的傳遞，促進(jìn)了復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造一體化進(jìn)程。然而，以航空、航天、船舶產(chǎn)品為代表的復(fù)雜產(chǎn)品裝配活動為典型的離散型裝配，目前，大

2、部分裝配工作的實施依然是現(xiàn)場裝配人員根據(jù)紙質(zhì)的二維裝配工藝信息文件手工完成，產(chǎn)品三維模型在研制生命周期中作為單一數(shù)據(jù)源的傳遞出現(xiàn)斷層，無法將三維裝配工藝信息傳遞到裝配現(xiàn)場第一線以直觀指導(dǎo)現(xiàn)場裝配工作。針對該問題，本文在新興的計算模式下，研究面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配現(xiàn)場的移動三維模型若干關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)三維模型作為單一數(shù)據(jù)源在裝配階段的傳遞，提高復(fù)雜產(chǎn)品裝配活動的效率和質(zhì)量。全文的主要研究內(nèi)容如下：
　　分析了復(fù)雜產(chǎn)品裝配現(xiàn)場對裝配工藝信息的

3、M化（移動化）需求，給出了移動三維模型的定義，闡述了本文的研究背景及意義，綜述了相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出了移動三維模型的構(gòu)建及面向裝配現(xiàn)場的傳遞亟待研究的關(guān)鍵問題。
　　借鑒一般認(rèn)知與信息傳遞框架，建立了面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配現(xiàn)場的移動三維模型構(gòu)建與傳遞框架，分析了框架中各部分之間的邏輯關(guān)系，并提出了各部分中亟待研究的關(guān)鍵技術(shù)，描述了本文的總體思路和架構(gòu)。
　　提出了面向復(fù)雜產(chǎn)品虛擬裝配過程的動態(tài)裝配體簡化方法，為后續(xù)三維裝配工藝

4、信息的組織和構(gòu)建提供輸入。首先，將復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程看作裝配體的逐步“生長”過程，研究了外觀保持的裝配體簡化方法。其次，提出了裝配特征保持的裝配體簡化方法：通過引入“共軛”的概念，給出了裝配特征的定義，并將裝配體中裝配特征的識別問題轉(zhuǎn)化為基于子圖同構(gòu)的共軛子圖匹配問題；針對該問題，分別給出了改進(jìn) Ullmann算法、啟發(fā)式算法以及基于 MapReduce圖論算法的詳細(xì)求解步驟；在此基礎(chǔ)上，建立了動態(tài)裝配體簡化方法的實施步驟。最后，通過實例

5、驗證了該方法的有效性。
　　提出了面向復(fù)雜產(chǎn)品裝配現(xiàn)場的三維裝配工藝信息構(gòu)建與傳遞方法。建立了面向裝配現(xiàn)場的三維裝配工藝信息傳遞的增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）云框架。基于語義構(gòu)建了基于增強(qiáng)現(xiàn)實的三維裝配工藝信息（Augmented Reality based Assembly Order，ARAO）模板，以裝配順序、產(chǎn)品與工具等的三維模型以及ARAO模板為輸入，將以工序表述的傳統(tǒng)紙質(zhì) AO轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴摂M三維裝

6、配步驟為基本組成的AR AO。提出了基于SIFT算法的自然特征跟蹤注冊方法，并進(jìn)一步將其在MapReduce框架中實現(xiàn)，以將三維裝配工藝信息傳遞到真實裝配場景中的當(dāng)前裝配操作區(qū)域。給出了面向裝配現(xiàn)場 AR系統(tǒng)的執(zhí)行流程。通過實例對比展現(xiàn)了一般三維裝配工藝信息和ARAO對產(chǎn)品裝配過程的描述。
　　提出了移動三維模型云服務(wù)體系架構(gòu)的設(shè)計方法，為移動三維模型的構(gòu)建過程和在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造企業(yè)中應(yīng)用提供支撐環(huán)境。運(yùn)用系統(tǒng)需求工程理論，提出