CN102768703A - 基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于“树-图”模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，用于水轮发电机组虚拟装配仿真。本发明采用装配树与语义关系图相独立的方式来表达水轮发电机组的层次结构以及零部件之间的语义关系，根据水轮发电机组的设计结构以二叉树的形式构建层次装配树，实现零部件的结构层次化，根据零部件之间的语义约束关系以二分图的形式构建语义关系图。本文还公开了一种基于上述建模方法的引导用户交互的语义识别与解算方法以及最终的水轮发电机组虚拟装配仿真系统。相比现有技术，本发明具有装配模型轻量化，交互智能化，交互效率高的优点，适用于各类水轮发电机组的虚拟装配仿真实现。

Description

基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法和系统

技术领域

本发明涉及基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法和系统，用于水轮发电机组虚拟装配仿真，属于虚拟装配仿真技术领域。

背景技术

虚拟装配仿真是通过建立一个与实际的生产装配环境相一致的虚拟装配环境，使得用户能通过人机交互手段对产品进行的装配和拆卸的操作的一种技术。九十年代国内外的学者开始对虚拟装配技术开始研究，经过这十几年的发展，取得了很大的成就。

装配模型的构建是虚拟装配仿真要解决的关键问题，目前的虚拟装配模型主要是以层次模型为基础的混合关系图模型来表达面向装配设计的虚拟装配过程，该模型具有信息表达完备，信息集成度高的特点，但是由于混合关系模型将产品的层次结构和零件之间的装配关系的表达混合在一起，使得装配模型过于复杂，虚拟环境交互的实时性难以得到满足。同时，由于该模型耦合性强，造成模型的存储和维护较为困难。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法和系统，以层次结构为基础，图结构为辅的“树-图”分离模型来表达，通过轻量化装配模型，使得虚拟装配仿真系统高效，能实时地满足用户体验，解决装配模型信息的表达完备性与虚拟仿真效率之间相矛盾的问题。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的第一种技术方案为一种基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，用于水轮发电机组虚拟装配仿真，包括如下步骤：

(1)构建装配树，用于表示待装配零件的装配层次与装配顺序，包含以下要素：

要素1：水轮发电机组的装配过程可分割成多个装配的动作，每一个装配动作就是将两个零件或者子装配体按照装配约束条件组合起来的过程，反映在装配树上就是两个装配结点合并成一个装配结点；

要素2：装配树有3种结点：root结点表示根结点，代表水轮发电机组整体模型；Sub-Assembly结点表示子结点，代表装配过程中形成的部件；part结点表示叶子结点，代表待装配的零件；root结点可以由Sub-Assembly和Sub-Assembly装配而成，也可以由Sub-Assembly和part结点装配而成，但不会由part结点和part结点组合而成；Sub-Assembly可以由Sub-Assembly和Sub-Assembly、Sub-Assembly和part以及part和part装配而成；part结点是最小的独立结点，无子结点。

要素3：装配树中的边表示结点之间的从属关系；

要素4：装配树中结点的标号体现装配模型的层次结构以及同层次零部件之间的装配顺序；结点标号的规则：装配树深度最大的结点所在的层次为装配的第一层，结点的父结点所在层次是其子结点层次加1，同层次中子结点和叶子结点分别按顺序标号，序号小的结点先装配；

要素5：装配树推进规则：当仅当本层的所有结点都完成装配后装配的层次向上推进一层，直至到达根结点结束；

(2)构建语义关系图，用于表示零部件之间的装配关系，包含以下几个要素：

要素1：语义关系图中的结点对应的是语义类型结点和装配树中的叶子结点，边代表结点和语义关系之间的从属关系，而零件和零件之间没有从属关系，语义和语义之间也没有从属关系，所以关系图在结构上是一个二分图，其中语义关系图中的语义类型结点，表示与该语义类型结点关联的零件之间的装配关系，采用装配语义模型，经过实例化成为语义实例存入语义库中；

要素2：用邻接矩阵表示该二分图，行向量表示与该语义相关的零件集，而列向量则表示单个零件参与的所有的语义关系；矩阵中“1”表示零件参与语义关系，“0”表示两者无关联。

(3)搜索装配树确定主动件和被动件：

步骤31：用户拾取零件后，根据零件搜索装配树得对应结点Pi；

步骤32：P_i的装配层次为P_i.level，当前装配树的装配层次为CurLevel，若P_i.level＜CurLevel，转步骤33；若P_i.level＝CurLevel，转步骤35；若P_i.level＞CurLevel，转步骤36；

步骤33：P_i是某子装配体的一部分，需从P_i开始向上搜索装配树得P_i所属的最上层子装配体M，M的装配层次为M.level，若M.level＝CueLevel，则继续步骤34，否则转步骤37；

步骤34：判断该子装配体的编号是否和当前装配层次的装配顺序一致，若一致则深度优先遍历该子装配体M以下子树，得到所有的叶子结点，生成主动件链表Pa＝{M的叶子}，否则转步骤37；

步骤35：判断该结点的编号是否和当前装配层次上的装配顺序一致，若一致，返回主动件链表Pa＝{P_i}，否则转步骤36；

步骤36：返回P_i为目前不可装配；

步骤37：返回M为目前不可装配；

步骤38：主动件移动过程中检测到碰撞零件，搜索装配树得对应结点P_j；根据步骤32-37得到被动件链表Pb；Pb＝{N的叶子}或者Pb＝{P_j}，N表示P_j的最上层子装配体，并且

(4)搜索语义关系图确定主动件和被动件之间的语义关系：

步骤41：主动件链表Pa＝{M的叶子}，取主动件链表Pa中的零件P_i，得到P_i所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的列向量A_i＝(a_1i,a_2i,…,a_ni)，a_ki∈{0,1},k∈{1,...,n}，n为语义关系的总数，将A_i放入主动件链表对应列向量集合PA中，按以上方式将Pa中所有零件对应的语义关系列向量放入PA；同样的，对于被动件链表Pb＝{N的叶子}，取被动件链表Pb中的零件P_j，得到P_j所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的列向量B_j＝(b_1j,b_2j,…,b_nj)，b_rj∈{0,1},r∈{1,...,n}，n为语义关系的总数，将B_j放入被动件链表对应列向量集合PB中，并按上述方式将Pb中所有零件对应的语义关系列向量放入PB；

步骤42：将主动件列向量集合PA中的每一个元素依次与被动件列向量集合PB中的元素，按位作与运算，结果存于

中，直至结果为非0向量；

步骤43：返回结果向量

中非零项z_k所在行的标号k，即可得主动件和被动件之间的装配语义S_k；

(5)对主动件和被动件之间的语义关系进行解算：

步骤51：根据识别出来的装配语义S_k，生成配合约束链表；

步骤52：用户在装配过程中，通过逐步满足配合约束链表中的众多配合约束的方式实现零件装配位置的确定；

步骤53：系统在装配过程中，在约束近似满足的情况下实现零件的自动精确定位。

进一步地，所述步骤(2)中，装配关系的描述包含以下几个要素：

要素301：装配语义模型用三元组表示，语义模型=(装配语义描述，装配特征集，装配约束集)；

要素302：装配语义描述=(装配语义名称，装配语义标识，装配语义状态)；

要素303：装配特征集是零件参与语义关系涉及到的所有几何特征的集合；

要素304：装配约束集是语义蕴含的所有装配约束的集合，装配约束集=(配合约束，工程约束，过程约束)。更进一步地，所述要素304中，配合约束基于几何特征来表达零部件之间的相对位置关系，工程约束用来表示零部件类型、参数、型号类约束关系，过程约束用来表达装配过程中操作的动态约束限制。

进一步地，所述步骤(5)中，所述配合约束链表的生成是在主动件和被动件之间的语义关系确定之后按照步骤(2)中的装配语义模型生成。

本发明采用的第二种技术方案为一种水轮发电机组虚拟装配仿真系统，包括以下模块：

零件管理模块：用于管理零件信息的初始化以及更新工作；

语义管理模块：用于语义的初始化以及更新工作；

装配模型管理模块：利用上述方法实现装配建模，并实时更新装配树和语义关系图；

场景交互模块：用于获取用户的交互操作并给出响应；

碰撞检测模块：用于检测零件在运动过程中与场景的碰撞情况；

语义解算及导航模块：用于解算语义中的约束，并利用步骤(5)所述方法进行运动引导；

场景管理模块：用于场景显示管理，包括场景渲染和场景更新；

总控模块：用于对各模块的调度、数据交换，以及异常情况的处理。

有益效果：本发明提出一种以层次结构为基础，图结构为辅的“树-图”分离模型来表达，装配树表达水轮发电机组的组织结构、零部件之间的层次关系，图结构表示零部件之间的装配关系，并且在语义的层次上定义零部件之间的约束关系，给出了装配树和语义图的搜索方法。该模型应用于水轮发电机组虚拟装配仿真，具有结构简单、轻量的特点，减轻了系统的存储负担，提高基于该模型的语义搜索效率，满足实时性要求，同时降低了结构一致性维护的开销。

附图说明

图1为本发明水轮发电机组虚拟装配仿真系统模块图；

图2为本发明“树-图”分离模型的装配树；

图3为本发明“树-图”分离模型的语义关系图；

图4为本发明搜索装配树确定主动件流程图；

图5为本发明搜索装配树确定被动件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

水轮发电机组虚拟装配仿真系统，如图1所示，包括以下模块：

零件管理模块：用于管理零件信息的初始化以及更新工作；

语义管理模块：用于语义的初始化以及更新工作；

场景管理模块：用于场景显示管理，包括场景渲染、场景更新；

装配模型管理模块：利用下述步骤实现装配建模，并实时更新装配树和语义关系图；

场景交互模块：用于获取用户的交互操作并给出响应；

碰撞检测模块：用于检测零件在运动过程中与场景的碰撞情况；

语义解算及导航模块：用于解算语义中的约束，并利用权利要求5进行运动引导；

总控模块：用于对各模块的调度、数据交换，以及异常情况的处理。

下面以转轮体的安装为例，结合该系统的工作过程来对本发明“树-图”分离的虚拟装配模型的应用、主被动件的确定，以及语义关系的检索方法进行详细的描述。具体包括以下步骤：

步骤1：初始化转轮体中所有的零件模型，以活塞为例构建活塞的零件模型即是由抽象模型、显示模型和碰撞模型构成的复合模型。

活塞在虚拟场景中的表示，包含三个数据模型，一是在屏幕上给用户直观视觉感受的显示模型，是利用3DMAX建模软件建立出来的“huosai.ive”格式文件。二是在虚拟场景中与其它物体发生碰撞时用来计算碰撞发生位置等信息的碰撞模型，是一个以显示模型的中心点为中心的AABB包围盒。三是用于统一管理活塞各种属性，包括名称、类型、几何片面、特征、状态等信息的抽象模型，是系统中构建的存储零件信息一个part类的一个实例。该过程由图1中零件管理模块完成。

步骤2：构建转轮体的装配树，标注装配树中的各个结点的类型、编号，该过程由图1中装配模型管理模块完成。

装配树有3种结点，root结点表示根结点，代表转轮体整体；Sub-Assembly结点表示子结点，代表装配过程中形成的部件；part结点表示叶子结点，代表待装配的零件。转轮体中各个零件的安装顺序包括以下6个步骤：1、转臂安装到转轮体壳，2、枢轴安装到转轮体壳，3、活塞安装到转轮体壳，4、操作架安装到转轮体壳，5、上泄水锥安装到转轮体壳，6、桨叶安装到转轮体壳。

装配树中除去根结点以外的所有结点都按照其装配所在的层次与在同一层次上的装配顺序进行编号，具体的编号规则如下：装配树深度最大的结点所在的层次为装配的第一层，结点的父结点所在层次是其子结点层次加1，同层次中子装配体结点和叶子结点分别按顺序标号，序号小的结点先装配。如活塞的标号是P₃₁表示活塞是的装配层次是第3层，在第三层上是第一个被装配的。装配树形式如图2所示。

步骤3：构建语义关系图，语义关系标识并初始化。

语义关系图表达了零部件之间的装配语义关系。语义关系图中的结点对应的是语义类型结点和装配树中的叶子结点，边代表结点和语义关系之间的从属关系。而零件和零件之间没有从属关系，语义和语义之间也没有从属关系，所以语义关系图在结构上是一个二分图，该过程由图1中装配模型管理模块完成。

针对于上面的转轮体装配树中体现的6个装配步骤，每一个装配步骤都有相应的装配语义关系。装配语义关系图形式如图3所示。

其中语义关系图中语义类型结点，表示与它关联的零件之间的装配关系，采用以下语义关系模型，经过实例化成为语义实例存入语义库中。

语义关系模型采用三元组表示：<装配语义描述，装配特征集，装配约束集>，其中装配语义描述包含装配语义名称、装配语义标识、装配语义状态，装配约束集包含配合约束、工程约束、过程约束。配合约束是基于几何体素特征来表达零部件之间的相对位置关系；工程约束用来表示零部件类型、参数、型号类约束关系；过程约束用来表达装配过程中操作的动态约束限制。

用邻接矩阵表示该二分图，行向量表示与该语义相关的零件集，而列向量则表示单个零件参与的所有的语义关系。矩阵中“1”表示零件参与语义关系，“0”表示两者无关联，该过程由图1中装配模型管理模块完成。转轮体的语义关系图对应的邻接矩阵为：

$M\left(G\right)=\begin{array}{cc}\begin{array}{ccccccc}{P}_{11}& P_{12}& P_{21}& P_{31}& P_{41}& P_{51}& P_{61}\\ \&DownArrow;& \&DownArrow;& \&DownArrow;& \&DownArrow;& \&DownArrow;& \&DownArrow;& \&DownArrow;\end{array}& \\ \left[\begin{array}{ccccccc}1& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 1& 1& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]& \begin{array}{c}\&LeftArrow;S_1\\ \&LeftArrow;S_2\\ \&LeftArrow;S_3\\ \&LeftArrow;S_4\\ \&LeftArrow;S_5\\ \&LeftArrow;S_6\end{array}\end{array}$

步骤4：将所有的零部件加载到虚拟场景中，以场景树的形式组织虚拟场景中的物体，并显示在屏幕上，该过程由图1中场景管理模块完成。

步骤5：用户选取零部件，从场景树得到对应的零件编号，该过程由图1中场景交互模块完成。

步骤6：搜索装配树确定主动件，如图4所示，具体过程如下：

假设目前转轮体装配的进度是正要转配步骤3，即步骤1和步骤2均已经完成。而用户此时抓取一个零件，假设是活塞。

步骤601：根据零件搜索装配树得对应结点P₃₁,装配层次为3，当前装配树的装配层次为3。两者相等执行下一步骤。

步骤602：判断该结点的编号是否和当前装配层次上的装配顺序一致，目前活塞是第三层上第一个零件，明显符合装配顺序，返回主动件链表Pa＝{P₃₁}。

步骤7：搜索装配树确定被动件Pb，如图5所示，确定被动体的方法与确定主动体的方法类似。假设在活塞移动过程中与转轮体壳发生了碰撞。

步骤701：搜索转轮体装配树得到转轮体壳对应结点为P₁₁。

步骤702：P₁₁的装配层次为1，当前装配树的装配层次为3。即P₁₁的装配层次小于当前的装配层次，下一步。

步骤703：P₁₁是某子装配体的一部分，需从P₁₁开始向上搜索装配树，因为已经完成了转轮体安装的前两步骤，所以“Sub-Assembly31”是P₁₁所属的最上层子装配体N。N的装配层次为3，与当前的装配层次相符，下一步。

步骤704：判断该子装配体的编号是否和当前装配层次的装配顺序一致，此时Sub-Assembly31是第3层上第一个待装配的子装配体，符合装配顺序要求。则深度优先遍历该子装配体N以下子树，得到所有的叶子结点，生成主动件链表Pa＝{P₁₁,P₁₂,P₂₁}.

步骤8：搜索语义关系图确定主被动件之间的装配语义关系。具体过程如下：

步骤801：主动件链表Pa＝{P₃₁}，此时主动件只有一个零件，得到P₃₁所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的P₃₁对应的列向量，因为P₃₁在第四列且是主动件，故用A₄表示这个列向量，查找转轮体语义关系邻接矩阵M(G)，可以得到A₄＝(0,0,1,0,0,0)，将A₄放入主动件链表对应列向量集合PA中。按；同样的，对于被动件链表Pa＝{P₁₁,P₁₂,P₂₁}，取主动件Pb中的零件P₁₁，得到P₁₁所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的P₁₁对应的列向量，因为P₁₁在第1列且属于被动件，故用B₁表示这个列向量，查找转轮体语义关系邻接矩阵M(G)得到B₁＝(1,1,1,1,1,1)，将B₁放入被动件链表对应列向量集合PB中，并按上述方式将Pb中所有零件对应的语义关系列向量放入PB。

步骤802：将主动件列向量集合PA＝{A₄}中的每个元素依次与被动件列向量集合PB＝{B₁,B₂,B₃}中的元素，按位作与运算，结果存于

中，当直至结果为非0向量时。这里当A₄＝(0,0,1,0,0,0)与B₁＝(1,1,1,1,1,1)按位与运算是得

为非0向量时即停止。

步骤803：返回结果向量

所在行的标号3，即可得主/被动件之间的装配语义S₃。

步骤9：装配语义S₃在获得用户的确认后，实例化该语义，生成配合约束链表。

系统从语义库中获取该语义，并利用主、被动件零件模型中的特征数据对该语义实例进行设置，生成适合当前装配操作的所有装配约束集。从语义配合约束集中提取所有的配合约束数据，根据过程约束集中规定的约束满足顺序对所有的配合约束进行排序并依次存入链表。

步骤10：对主被动件之间的语义关系进行解算，并引导零部件的精确定位。包括以下步骤：

步骤1001：用户在装配过程中，通过逐步满足配合约束链表中的众多配合约束的方式实现零件装配位置的确定。

步骤1002：系统在装配过程中，在约束近似满足的情况下实现零件的自动精确定位。这样就完成一次安装操作。

步骤11：更新装配树，更新场景树，重新生成虚拟场景。

发明的装配模型相比于已有的模型更轻量，结构更清晰，仿真实现的效率较高，实时性能得到较好的满足。可将该装配模型应用于水轮发电机组虚拟装配仿真系统中，使系统设计人员脱离了复杂的机械设计标准，从而可以投入更多的精力专注于仿真系统的架构与设计上，专业分工更为合理，提高了整体的开发效率。

Claims (5)

1.一种基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，用于水轮发电机组虚拟装配仿真，包括如下步骤：

(1)构建装配树，用于表示待装配零件的装配层次与装配顺序，包含以下要素：

要素1：水轮发电机组的装配过程可分割成多个装配的动作，每一个装配动作就是将两个零件或者子装配体按照装配约束条件组合起来的过程，反映在装配树上就是两个装配结点合并成一个装配结点；

要素2：装配树有3种结点：root结点表示根结点，代表水轮发电机组整体模型；Sub-Assembly结点表示子结点，代表装配过程中形成的部件；part结点表示叶子结点，代表待装配的零件；

要素3：装配树中的边表示结点之间的从属关系；

要素4：装配树中结点的标号体现装配模型的层次结构以及同层次零部件之间的装配顺序；

要素5：装配树推进规则：当仅当本层的所有结点都完成装配后装配的层次向上推进一层，直至到达根结点结束；

(2)构建语义关系图，用于表示零部件之间的装配关系，包含以下几个要素：

要素1：语义关系图中的结点对应的是语义类型结点和装配树中的叶子结点，边代表结点和语义关系之间的从属关系，而零件和零件之间没有从属关系，语义和语义之间也没有从属关系，所以关系图在结构上是一个二分图，其中语义关系图中的语义类型结点，表示与该语义类型结点关联的零件之间的装配关系，采用装配语义模型，经过实例化成为语义实例存入语义库中；

要素2：用邻接矩阵表示该二分图，行向量表示与该语义相关的零件集，而列向量则表示单个零件参与的所有的语义关系；

(3)搜索装配树确定主动件和被动件：

步骤31：用户拾取零件后，根据零件搜索装配树得对应结点P_i；

步骤32：P_i的装配层次为P_i.level，当前装配树的装配层次为CurLevel，若P_i.level＜CurLevel，转步骤33；若P_i.level＝CurLevel，转步骤35；若P_i.level＞CurLevel，转步骤36；

步骤33：P_i是某子装配体的一部分，需从P_i开始向上搜索装配树得P_i所属的最上层子装配体M，M的装配层次为M.level，若M.level＝CueLevel，则继续步骤34，否则转步骤37；

步骤34：判断该子装配体的编号是否和当前装配层次的装配顺序一致，若一致则深度优先遍历该子装配体M以下子树，得到所有的叶子结点，生成主动件链表Pa＝{M的叶子}，否则转步骤37；

步骤35：判断该结点的编号是否和当前装配层次上的装配顺序一致，若一致，返回主动件链表Pa＝{P_i}，否则转步骤36；

步骤36：返回P_i为目前不可装配；

步骤37：返回M为目前不可装配；

步骤38：主动件移动过程中检测到碰撞零件，搜索装配树得对应结点P_j；根据步骤32-37得到被动件链表Pb；Pb＝{N的叶子}或者Pb＝{P_j}，N表示P_j的最上层子装配体，并且

(4)搜索语义关系图确定主动件和被动件之间的语义关系：

步骤41：主动件链表Pa＝{M的叶子｝，取主动件链表Pa中的零件P_i，得到P_i所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的列向量A_i＝(a_1i,a_2i,…,a_ni)，a_ki∈{0,1},k∈{1,...,n}，n为语义关系的总数，将A_i放入主动件链表对应列向量集合PA中，按以上方式将Pa中所有零件对应的语义关系列向量放入PA；同样的，对于被动件链表Pb＝{N的叶子}，取被动件链表Pb中的零件P_j，得到P_j所参与的所有装配语义关系，即为语义关系邻接矩阵中的列向量B_j＝(b_1j,b_2j,…,b_nj)，b_rj∈{0,1},r∈{1,...,n}，n为语义关系的总数，将B_j放入被动件链表对应列向量集合PB中，并按上述方式将Pb中所有零件对应的语义关系列向量放入PB；

步骤42：将主动件列向量集合PA中的每一个元素依次与被动件列向量集合PB中的元素，按位作与运算，结果存于

中，直至结果为非0向量；

步骤43：返回结果向量

中非零项z_k所在行的标号k，即可得主动件和被动件之间的装配语义S_k；

(5)对主动件和被动件之间的语义关系进行解算：

步骤51：根据识别出来的装配语义S_k，生成配合约束链表；

步骤52：用户在装配过程中，通过逐步满足配合约束链表中的众多配合约束的方式实现零件装配位置的确定；

步骤53：系统在装配过程中，在约束近似满足的情况下实现零件的自动精确定位。

2.根据权利要求1所述基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，装配关系的描述包含以下几个要素：

要素301：装配语义模型用三元组表示，语义模型=(装配语义描述，装配特征集，装配约束集)；

要素302：装配语义描述=(装配语义名称，装配语义标识，装配语义状态)；

要素303：装配特征集是零件参与语义关系涉及到的所有几何特征的集合；

要素304：装配约束集是语义蕴含的所有装配约束的集合，装配约束集=(配合约束，工程约束，过程约束)。

3.根据权利要求2所述基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，其特征在于：所述要素304中，配合约束基于几何特征来表达零部件之间的相对位置关系，工程约束用来表示零部件类型、参数、型号类约束关系，过程约束用来表达装配过程中操作的动态约束限制。

4.根据权利要求1所述基于树图模型的水轮发电机组虚拟装配建模方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述配合约束链表的生成是在主动件和被动件之间的语义关系确定之后按照步骤(2)中的装配语义模型生成。

5.一种水轮发电机组虚拟装配仿真系统，包括以下模块：

零件管理模块：用于管理零件信息的初始化以及更新工作；

语义管理模块：用于语义的初始化以及更新工作；

装配模型管理模块：利用权利要求1至4任一项所述的方法实现装配建模，并实时更新装配树和语义关系图；

场景交互模块：用于获取用户的交互操作并给出响应；

碰撞检测模块：用于检测零件在运动过程中与场景的碰撞情况；

语义解算及导航模块：用于解算语义中的约束，并利用权利要求1中步骤(5)所述方法进行运动引导；

场景管理模块：用于场景显示管理，包括场景渲染和场景更新；

总控模块：用于对各模块的调度、数据交换，以及异常情况的处理。

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