CN103544338A

CN103544338A - 一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法

Info

Publication number: CN103544338A
Application number: CN201310391219.4A
Authority: CN
Inventors: 赵东平; 唐健钧; 拜明星; 刘向卫; 田锡天; 耿俊浩
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2013-08-31
Filing date: 2013-08-31
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: CN103544338B

Abstract

本发明提出一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法，该工艺信息建模方法主要包括建立三段式工艺信息描述模型和抽象矩阵表示形式。其目的是实现三维工艺发布中信息的完整性描述和快速检索。该方法的主要特点是基于工艺信息相似性准则构建了三维装配信息三段式描述模型，实现了三维工艺信息的完整性描述；并将此描述模型进一步用抽象矩阵形式表示，建立了三维工艺信息发布模型。充分利用矩阵变换运算的优势，提高了工艺信息检索和组织表达效率。

Description

一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法

技术领域

本发明属于数字化装配技术领域，涉及一种工艺信息建模方法，具体是一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法。

背景技术

基于MBD（Model Based Definition基于模型的工程定义）技术的三维工艺设计与优化、工艺过程仿真已趋于成熟，但工艺设计形成的工艺信息，由于数据结构复杂多变，且存储于不同的数据库中，不能直接用于三维工艺指令的发布。这就需要对工艺信息进行处理，建立面向工艺发布的数据模型。如何建立完整的工艺信息模型以满足工艺发布对信息表达和检索的需求，是目前CAPP（Computer aided process planning计算机辅助工艺过程设计）系统的一个关键问题。

目前在工艺信息发布过程中，工艺信息的建模方法主要分为两种：一种是从工艺信息的描述语言出发，使数据表达逐步适于网络传输和计算机理解。另一种是从工艺信息本身构成出发建立工艺信息模型。这两种工艺信息建模方法主要存在如下两个问题：（1）模型中对工艺信息描述不完整。主要体现在缺少对工艺信息中仿真动画等三维信息的描述，只能包含文字、图片、动画等静态的二维信息，无法包含工艺过程的动态仿真内容，因而既无法准确的表达装配过程中的操作步骤，也无法通过交互方式深入查看一些无法用文字表示的装配过程；（2）缺乏面向工艺发布的信息模型。现有的建模方法主要针对工艺设计过程中信息的建模，而缺乏面向三维工艺发布的工艺信息模型，仅是从有利于工艺信息的计算机表达和工艺数据本身结构特点出发，方便了工艺信息的集成和共享，但没有解决工艺信息检索和组织管理的效率问题。

发明内容

要解决的技术问题

针对现有工艺信息模型在三维工艺发布中存在的不足，本发明提出一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法。首先，将三维装配工艺信息按照相似性准则划分为三段来描述；接着，用抽象矩阵形式来表示，进而建立了三维装配工艺信息的发布模型，解决了三维装配指令发布对工艺信息的完整性和快速检索的需求。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：从三维装配工艺设计系统中提取三维装配工艺数据；

步骤2：按照工艺信息的相似性准则，采用三段式描述方式，将步骤1提取的三维装配工艺数据进行划分，汇总为工艺管理段信息、工艺设计段信息和三维仿真段信息，建立完整的三维工艺信息三段式描述模型；

步骤3：将三维工艺信息三段式描述模型的三段信息分别采用抽象矩阵表示：

1、将工艺管理段信息采用抽象矩阵M表示：

M=[M₁ M₂ … M_n]

M为1×n（n=1，2…）矩阵，表示工艺管理段信息由n条管理信息组成，其中，M₁，M₂，…M_n同样为1×n（n=1，2…）矩阵，表示每条工艺管理信息由n条子数据组成，用于表示相应工艺管理信息的属性信息；

2、将工艺设计段信息采用抽象矩阵P表示：

P = [\begin{matrix} P_{11} & P_{12} & \cdot \cdot \cdot & P_{1 m} \\ P_{21} & P_{22} & \cdot \cdot \cdot & P_{2 m} \\ \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \\ P_{n 1} & P_{n 2} & \cdot \cdot \cdot & P_{nm} \end{matrix}]

P为n×m(n，m=1，2…)矩阵，表示工艺设计段信息有n条工艺记录，每条记录有m条工艺设计信息；其中，P中的各个位置元素为1×n(n=1，2,…)矩阵，表示每条工艺设计信息由n条子数据组成，用于表示相应工艺设计信息的属性信息；

3、将三维仿真段信息采用抽象矩阵S表示：

S = [\begin{matrix} S_{1 O} & S_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & S_{nO} \\ S_{1 V} & S_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & S_{nV} \\ T_{1 O} & T_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & T_{nO} \\ T_{1 V} & T_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & T_{nV} \end{matrix}]

其中S_1O,S_2O,…，S_nO分别为每个工步仿真中装配件运动的关键帧状态矩阵；S_1V,S_2V,…，S_nV分别为每个工步仿真动画的关键帧对应的视点变换矩阵；T_1O,T_2O,…，T_nO分别为每个工步仿真中装配件的位置变换矩阵；T_1V,T_2V,…，T_nV分别为每个工步仿真中装配件的视点变换矩阵；

步骤4：将步骤3建立的三段信息的抽象矩阵嵌入装配工艺模板中，形成面向三维装配工艺信息发布的三段抽象矩阵模型。

有益效果

1、结合三维工艺信息的相似性特点和应用类型，将储在CAPP系统不同数据库中复杂多变的工艺信息划分为三段式进行描述，使工艺信息完整、直观的体现出来，大大简化了问题的复杂度；

2、在工艺信息三段式描述的基础上，利用矩阵运算和变换优势，采用抽象矩阵形式建立工艺信息的发布模型，提高了三维工艺信息的快速检索效率，方便了工艺信息的在线传输和交流；

3、实现了三维工艺信息的完整性描述，工艺信息描述达到了从传统静态描述到动态描述的转变；

4、为三维工艺信息发布提供了一种新的解决方法。

附图说明

图1是三维工艺信息三段式描述技术结构图。

图2是本发明所述方法的流程图。

图3是三段式工艺信息模型。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

本实施例中的面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法，流程如图2所示，以某发动机曲轴装配指令生成为例，具体步骤如下：

步骤1：从三维装配工艺设计系统中提取三维装配工艺数据，本实施例中三维装配工艺数据包括发动机曲轴装配的企业名称、工序名称、脚注信息、版本信息、产品型号、工艺规程名称、工艺规程代号、工序号、工序编号、工序名称、车间号、设备、仿真动画信息。

步骤2：按照工艺信息的相似性准则，采用三段式描述方式，将步骤1提取的三维装配工艺数据进行划分，汇总为工艺管理段信息、工艺设计段信息和三维仿真段信息，建立完整的三维工艺信息三段式描述模型；其中企业名称、工序名称、脚注信息、版本信息、产品型号、工艺规程名称、工艺规程代号、工序号汇总为工艺管理类信息；工序编号、工序名称、车间号、设备汇总为工艺设计类信息；仿真动画信息汇总为三维仿真类信息。构建的三段式工艺信息描述模型如附图3所示。

1、将工艺管理段信息采用抽象矩阵M表示：

M＝[M₁ M₂ … M_n]

M为1×n（n=1，2…）矩阵，表示工艺管理段信息由n条管理信息组成，其中，M₁,M₂,…,M_n同样为1×n（n=1，2…）矩阵，表示每条工艺管理信息由n条子数据组成，用于表示相应工艺管理信息的属性信息；

本实施例工艺管理段信息的抽象矩阵实例化形式如下：

2、将工艺设计段信息采用抽象矩阵P表示：

P = [\begin{matrix} P_{11} & P_{12} & \cdot \cdot \cdot & P_{1 m} \\ P_{21} & P_{22} & \cdot \cdot \cdot & P_{2 m} \\ \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \\ P_{n 1} & P_{n 2} & \cdot \cdot \cdot & P_{nm} \end{matrix}]

本实施例工艺设计段信息的抽象矩阵实例化形式如下：

3、将三维仿真段信息采用抽象矩阵S表示：

S = [\begin{matrix} S_{1 O} & S_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & S_{nO} \\ S_{1 V} & S_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & S_{nV} \\ T_{1 O} & T_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & T_{nO} \\ T_{1 V} & T_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & T_{nV} \end{matrix}]

其中S_1O,S_2O,…，S_nO分别为每个工步仿真中装配件运动的关键帧状态矩阵；S_1V,S_2V,…,S_nV分别为每个工步仿真动画的关键帧对应的视点变换矩阵；T_1O,T_2O,…,T_nO分别为每个工步仿真中装配件的位置变换矩阵；T_1V,T_2V,…,T_nV分别为每个工步仿真中装配件的视点变换矩阵；

本实施例所以工序下的三维仿真段信息抽象矩阵实例化形式如下：

S = [\begin{matrix} S_{1 O} & S_{2 O} & S_{3 O} & S_{4 O} & S_{5 O} & S_{6 O} \\ S_{1 V} & S_{2 V} & S_{3 V} & S_{4 V} & S_{5 V} & S_{6 v} \\ T_{1 O} & T_{2 O} & T_{3 O} & T_{4 O} & T_{5 O} & T_{6 O} \\ T_{1 V} & T_{2 V} & T_{3 V} & T_{4 V} & T_{5 V} & T_{6 V} \end{matrix}];

其中S_1O,S_2O,…S_6O为本实施例6个工步中装配件运动的关键帧状态矩阵；S_1V,S_2V,…S_6V为本实施例6个工步中仿真动画关键帧对应的视点变换矩阵；T_1O,T_2O,…T_6O为本实施例6个工步中装配件的位置变换矩阵；T_1V,T_2V,…T_6V为本实施例6个工步中装配件的视点变换矩阵；例如：

S_{1 O} = [\begin{matrix} X_{i} & X_{j} & X_{k} & 0 \\ Y_{i} & Y_{j} & Y_{k} & 0 \\ Z_{i} & Z_{j} & Z_{k} & 0 \\ X_{0} & Y_{0} & Z_{0} & 1 \end{matrix}],

T_{n - 1, o} = [\begin{matrix} X_{n - 1} & X_{n} & X_{n + 1} & 0 \\ Y_{n - 1} & Y_{n} & Y_{n + 1} & 0 \\ Z_{n - 1} & Z_{n} & Z_{n + 1} & 0 \\ V_{x} & V_{y} & V_{z} & 1 \end{matrix}],

S_{1 V} = [\begin{matrix} u_{x} & u_{y} & u_{z} & 0 \\ v_{x} & v_{y} & v_{z} & 0 \\ n_{x} & n_{y} & n_{z} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}],

T_{1 V} = [\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & - x_{p} \\ 0 & 1 & 0 & - y_{p} \\ 0 & 0 & 1 & - z_{p} \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}] .

步骤4：将步骤3建立的三段信息的抽象矩阵嵌入装配工艺模板中，形成面向三维装配工艺信息发布的三段抽象矩阵模型。本实施例中以Adobe公司的PDF浏览器为载体，定制的装配工艺模板分为三个区域：工艺管理信段息区域、工艺设计段信息区域和三维仿真段信息区域。工艺信息解析是三维装配工艺发布模型生成的逆过程。将从上述三维装配工艺发布模型中解析得到的工艺管理段信息、工艺设计段信息和三维仿真段信息填充至工艺模板的相应区域，生成三维装配工艺指令。

Claims

1.一种面向三维装配指令发布的工艺信息建模方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：从三维装配工艺设计系统中提取三维装配工艺数据；

1、将工艺管理段信息采用抽象矩阵M表示：

M＝[M₁ M₂ … M_n]

2.将工艺设计段信息采用抽象矩阵P表示：

P = [\begin{matrix} P_{11} & P_{12} & \cdot \cdot \cdot & P_{1 m} \\ P_{21} & P_{22} & \cdot \cdot \cdot & P_{2 m} \\ \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot & \cdot \cdot \cdot \\ P_{n 1} & P_{n 2} & \cdot \cdot \cdot & P_{nm} \end{matrix}]

3.将三维仿真段信息采用抽象矩阵S表示：

S = [\begin{matrix} S_{1 O} & S_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & S_{nO} \\ S_{1 V} & S_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & S_{nV} \\ T_{1 O} & T_{2 O} & \cdot \cdot \cdot & T_{nO} \\ T_{1 V} & T_{2 V} & \cdot \cdot \cdot & T_{nV} \end{matrix}]

其中S_1O,S_2O,…,S_nO分别为每个工步仿真中装配件运动的关键帧状态矩阵；S_1V,S_2V,…,S_nV分别为每个工步仿真动画的关键帧对应的视点变换矩阵；T_1O,T_2O,…,T_nO分别为每个工步仿真中装配件的位置变换矩阵；T_1V,T_2V,…,T_nV分别为每个工步仿真中装配件的视点变换矩阵；