基于虛擬現(xiàn)實的裝配工位規(guī)劃與評價技術研究.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度與工作效率。 以往的工藝工位規(guī)劃通常要占用實際裝配線進行反復實物試裝，再進行優(yōu)化改進，需要較高的成本與較長的時間。利用虛擬現(xiàn)實（VR）對裝配線工位進行規(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）下的人機工程學為工位

2、規(guī)劃評價提供了一個客觀的量化標準，從而使評價過程更具有科學性和說服力。 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、特點及功能需求基礎上，提出了對工位規(guī)劃的對象進行了分類抽象建模、在虛擬環(huán)境下實現(xiàn)裝配工位規(guī)劃和通過工具進行裝配操作仿真、將人機工程學分析應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)劃和裝配操作相關的對象，分別對虛擬環(huán)境下的裝配工具和工位設施進行分類

3、建模，根據(jù)對象所實現(xiàn)的功能，為各類模型定義了相應的數(shù)據(jù)結構，將這些物體在虛擬環(huán)境中表達出來。在此基礎上提出了虛擬裝配工具庫的概念，將各種具體工具實例進行分類抽象并加入裝配工具庫，實現(xiàn)了使用工具的虛擬裝配過程。 其次，在數(shù)據(jù)模型的基礎上，進一步分析了工位規(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)境下實現(xiàn)了工位規(guī)劃與試裝過程，并將工位規(guī)劃的結果通過兩維和三維圖表達出來。

4、 再次，結合人機工程學方法，分析了虛擬環(huán)境下裝配工位規(guī)劃的評價標準，提出了用基于NOISH疲勞計算以及能量消耗計算的方法進行工位規(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)進行采集，并對采集到的原始數(shù)據(jù)進行處理，得到量化的工位規(guī)劃評價結果，協(xié)助規(guī)劃人員進行工位布局的改進與優(yōu)化。 最后，在上述方法與技術研究的基礎上，基于項目組已有成果“面向產(chǎn)品設計的集成虛擬裝配環(huán)境（IVAE）”進行了再開發(fā)，開發(fā)了一套基于虛擬現(xiàn)實的