CN108733884A

CN108733884A - 数字化模型动态干涉检查系统及干涉检查方法

Info

Publication number: CN108733884A
Application number: CN201810339851.7A
Authority: CN
Inventors: 杨松贵; 谭进财
Original assignee: Nanjing Wei Tuo Polytron Technologies Inc
Current assignee: Nanjing Wei Tuo Polytron Technologies Inc
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2018-11-02

Abstract

本发明涉及一种数字化模型动态干涉检查系统，所述检测系统包括用户输入模块、计算模块以及结果模块，所述用户输入模块用于输入用户数据，计算模块根据用户输入的数据，套入干涉算法进行计算，并将计算结果进行保存，所述结果模块用于对结果信息进行查看分析，确定检测运动模型在运动过程中与其他零件产生是否有干涉系统。该技术方案为保证设计过程问题减少，优化产品的细节，根据功能测试用例，需要对数字化模型进行干涉检查，本案的功能，可以快速的对数字化模型进行动态干涉检查。

Description

数字化模型动态干涉检查系统及干涉检查方法

技术领域

本发明涉及一种干涉检查系统，具体涉及一种数字化模型动态干涉检查系统，属于计算机干涉检查技术领域。

背景技术

在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

实体造型技术(Solid Modeling)是计算机视觉、计算机动画、计算机虚拟现实等领域中建立3D实体模型的关键技术。实体造型技术是指描述几何模型的形状和属性的信息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的可视的三维图形的技术。

实体造型在工程和产品设计中都是静态的固定位置进行干涉检查，无法评估装配过程中或运动过程中的碰撞，很难发现项目中对象之间的冲突，出现碰撞问题直接影响到建造成本的增加和进度的延后，损失较为严重，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种数字化模型动态干涉检查系统，该技术方案为保证设计过程问题减少，优化产品的细节，根据功能测试用例，需要对数字化模型进行干涉检查，本案的功能，可以快速的对数字化模型进行动态干涉检查。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种数字化模型动态干涉检查系统，所述检测系统包括用户输入模块、计算模块以及结果模块，所述用户输入模块用于输入用户数据，计算模块根据用户输入的数据，套入干涉算法进行计算，并将计算结算结果进行保存，所述结果模块用于对结果信息进行查看分析，确定检测运动模型在运动过程中与其他零件产生是否有干涉系统。

作为本发明的一种改进，所述用户输入模块包括选择运动模型、选择固定模型以及选择运动轨迹，

选择运动模型，用户操作，在本发明中从一个位置移动到另一个位置的运动对象；

选择固定模型，用户操作，在本发明中需要求解与运动对象计算干涉的固定对象；

选择运动轨迹，用户操作，在本发明中运动对象移动的轨迹。

作为本发明的一种改进，所述计算模块包括干涉算法、位置公式以及模拟过程，

干涉算法即三维模型在空间中，体积有重叠；

位置公式即平移矩阵公式，旋转矩阵公式；

模拟过程即运动模型根据从起始位置按轨迹计算出来的点阵移动到终点位置的过程。

作为本发明的一种改进，所述结果模块包括干涉结果、干涉位置以及模拟动画，

干涉结果即运动模型与固定模型的碰撞结果；

干涉位置即运动模型与固定模型的碰撞位置；

模拟动画即将位置结果连续画面显示出来。

一项数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，所述方法如下：

1)用户输入端选择；

2)分析运动轨迹；

3)计算运动模型位置；

4)移动模型；

5)计算干涉；

6)计算结果；

6)模拟动画。

作为本发明的一种改进，所述步骤1)用户输入端选择，具体如下，

选择固定模型，实体造型数字化模型创建完成后表现一种数据，

选择运动模型，在产品装配过程，可以移动，旋转的数据，

选择运动轨迹，在产品装配过程，可以移动，旋转的数据的方向矢量。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)分析运动轨迹；移动方向矢量，用两点式来表示方向矢量，在三维空间中，两点式的表达公式是(x-x1)/(x-x2)＝(y-y1)/(y-y2)＝ (z-z1)/(z-z2)，

旋转方向矢量，三维空间中，以点三维空间中圆的参数方程为圆心、以向量三维空间中圆的参数方程为法向量、半径为r的圆；

它的参数方程为：

x(θ)＝c₁+r cos(θ)a₁+r sin(θ)b₁

y(θ)＝c₂+r cos(θ)a₂+r sin(θ)b₂

Z(θ)＝c₃+r cos(θ)a₃+r sin(θ)b₃。

作为本发明的一种改进，所述步骤3)中计算运动模型位置具体如下，计算运动模型位置，运动轨迹分析完成后，得到分析数据，点阵集，通过矩阵平移，矩阵旋转，得到平移矩阵集合和旋转矩阵集合；

平移矩阵公式：

旋转矩阵公式

作为本发明的一种改进，所述步骤4)中具体如下，通过计算运动模型位置方法得到运动轨迹位置的矩阵集合，循环将移动模型设置矩阵集合的位置，不同位置矩阵移动一次模型。

作为本发明的一种改进，所述步骤5)计算干涉具体如下，循环移动模型位置时，计算三维实体在空间中的运动模型和固定模型容积位置，判断两个模型容积位置是否有重叠部分，如果有重叠容积，判断为模型有干涉，分别计算运动模型和固定模型的干涉量。

作为本发明的一种改进，所述步6)中计算结果具体如下，计算干涉的结果以列表的形式呈现出来。

作为本发明的一种改进，所述步骤7)中模拟动画具体如下，将运动模型按运动轨迹矢量所有的位置从开始到结束，运动模型同时移动，形成动画。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：当数字化模型样机完成时,确定设计开发的理论或计算上的正确性，保证没有理论上的问题，通过动态干涉检查，发现潜在的不确定因素，或者已经知道的不足，然后，采取措施；从试验的角度来确定设计开发的正确性，提高设计质量，降低成本，提升生产力，提高利润率。

附图说明

图1为本发明工作原理图；

图2为本发明工作流程图；

图3为选择固定模型产品3D图；

图4为选择运动模型，产品装配过程图；

图5为结果模块示意图；

图6为计算结果示意图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种数字化模型动态干涉检查系统，所述检测系统包括用户输入模块、计算模块以及结果模块，所述用户输入模块用于输入用户数据，计算模块根据用户输入的数据，套入干涉算法进行计算，并将计算结算结果进行保存，所述结果模块用于对结果信息进行查看分析，确定检测运动模型在运动过程中与其他零件产生是否有干涉系统，其中，所述用户输入模块包括选择运动模型、选择固定模型以及选择运动轨迹；选择运动模型，用户操作，在本发明中从一个位置移动到另一个位置的运动对象；选择固定模型，用户操作，在本发明中需要求解与运动对象计算干涉的固定对象；选择运动轨迹，用户操作，在本发明中运动对象移动的轨迹。

所述计算模块包括干涉算法、位置公式以及模拟过程，计算模块是本案核心模块，程序根据用户输入的数据，套入干涉算法，位置公式，计算运动模型在沿运动轨迹上位置，计算出运动模型与固定模型是否有干涉，并将每一个位置模拟出来，然后保存起来。所述结果模块包括干涉结果、干涉位置以及模拟动画，结果信息查看，分析，包括是否有干涉模型，干涉量大小，干涉位置，本案实现的是检测运动模型在运动过程与其他零件产生是否有干涉系统。

实施例2：一种数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，所述方法如下：

1)用户输入端选择；

2)分析运动轨迹；

3)计算运动模型位置；

4)移动模型；

5)计算干涉；

6)计算结果；

6)模拟动画。

所述步骤1)用户输入端选择，具体如下，

选择固定模型，实体造型数字化模型创建完成后表现一种数据，参见图3，选择运动模型，在产品装配过程，可以移动，旋转的数据，参见图4，选择运动轨迹，在产品装配过程，可以移动，旋转的数据的方向矢量。

所述步骤2)分析运动轨迹；移动方向矢量，用两点式来表示方向矢量，在三维空间中，两点式的表达公式是(x-x1)/(x-x2)＝(y-y1)/(y-y2)＝(z-z1)/(z-z2)，旋转方向矢量，三维空间中，以点三维空间中圆的参数方程为圆心、以向量三维空间中圆的参数方程为法向量、半径为r的圆；

它的参数方程为：

x(θ)＝c₁+r cos(θ)a₁+r sin(θ)b₁

y(θ)＝c₂+r cos(θ)a₂+r sin(θ)b₂

z(θ)＝c₃+r cos(θ)a₃+r sin(θ)b₃；

所述步骤3)中计算运动模型位置具体如下，计算运动模型位置，运动轨迹分析完成后，得到分析数据，点阵集，通过矩阵平移，矩阵旋转，得到平移矩阵集合和旋转矩阵集合；

平移矩阵公式：

旋转矩阵公式

所述步骤4)中具体如下，通过前置方法，计算运动模型位置方法，得到运动轨迹位置的矩阵集合，循环将移动模型设置矩阵集合的位置，不同位置矩阵移动一次模型。

所述步骤5)计算干涉具体如下，循环移动模型位置时，通过干涉算法，计算三维实体在空间中的运动模型和固定模型容积位置，判断两个模型容积位置是否有重叠部分，如果有重叠容积，判断为模型有干涉，分别计算运动模型和固定模型的干涉量。

所述步6)中计算结果具体如下，计算干涉的结果以列表的形式呈现出来，参见图6。

所述步骤7)中模拟动画具体如下，将运动模型按运动轨迹矢量所有的位置从开始到结束，运动模型同时移动，形成动画。

实现过程：

参见图5，该方案经过以下几个过程，

过程一：选择好运动模型，固定模型和运动轨迹，运动模型按轨迹向轨迹方向移动；

过程二：当运动模型按轨迹向轨迹方向移动，容积重叠，产生干涉，记录位置，干涉量；

过程三：当运动模型按轨迹向轨迹方向移动，容积重叠，产生干涉，记录位置，干涉量；

过程四：当运动模型按轨迹向轨迹方向移动，无干涉，记录位置。

具体操作实现过程：

1，执行运动干涉程序，弹出运动干涉程序主界面；

2，在计算机界面中点击选择运动零件模型按钮，对数字化模型进行筛选，兼容多选功能，选择完成后，同时在右侧第一个列表栏里会显示模型名称。

3，当运动模型选错或多余时，选择界面中右侧列表栏里显示模型名称，再点击的删除运动零件模型的按钮，该模型会从列表中被清除。

4，在计算机界面中点击选择固定零件模型按钮，对数字化模型进行筛选，兼容多选功能，选择完成后，同时在右侧第二个列表栏里会显示模型名称。

5，在计算机界面中点击选择固定零件模型按钮，对数字化模型进行筛选，兼容多选功能，选择完成后，同时在右侧第一个列表栏里会显示模型名称。

6，当固定模型选错或多余时，选择界面中右侧列表栏里显示模型名称，再点击的删除固定零件模型的按钮，该模型会从列表中被清除。

7，点击选择移动点按钮，用点集排序形成移动的轨迹，选择的点为世界坐标三维点，并自动形成轨迹路径，支持添加，删除点，支持数字化模型多次移动，并形成轨迹路径。

8，点击选择旋转的轴或直线按钮，轴或直线用两个世界坐标三维点表示，并自动形成旋转轨迹，支持添加删除轴或直线，支持数字化模型多次旋转。

9，双击设置移动步距编辑框，在动态计算位置时，依据步距大小，计算n个位置，根据移动参考，适当调整步距大小，步距的大小直接影响动态干涉的效率。

10，点击快速计算位置干涉位置勾选框，如果只需计算是否有干涉，取消干涉量计算，程序以极高的效率计算是否干涉。

11，点击计算干涉量按钮，软件根据数字化模型位置矩阵，选择的运动轨迹，通过计算得到运动部件的位置矩阵，如:初始位置矩阵

当定义了运动轨迹时，给运动部件计算起始矩阵和终止矩阵，

平移矩阵公式

旋转矩阵公式

计算平移矩阵和旋转矩阵。

通过变量计算输入中间矩阵的数量，矩阵数量越多，计算精度越高，

将数字化模型的位置通过矩阵位置，得到模型实际移动位置，

再计算移动位置时的静态干涉结果，包括位置，干涉量，

12，计算完成后，软件将所有计算过的矩阵，位置，干涉量，全部保存下来，供用户查看，实现设计阶段的动态干涉检查。

当重复显示不同位置结果时，预览运动零件在运动轨迹，以动画的形式呈现。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种数字化模型动态干涉检查系统，其特征在于，所述检测系统包括用户输入模块、计算模块以及结果模块，所述用户输入模块用于输入用户数据，计算模块根据用户输入的数据，套入干涉算法进行计算，并将计算结果进行保存，所述结果模块用于对结果信息进行查看分析，确定检测运动模型在运动过程中与其他零件产生是否有干涉系统。

2.根据权利要求1所述的数字化模型动态干涉检查系统，其特征在于，所述用户输入模块包括选择运动模型、选择固定模型以及选择运动轨迹，

选择运动模型，用户操作，从一个位置移动到另一个位置的运动对象；

选择固定模型，用户操作，需要求解与运动对象计算干涉的固定对象；

选择运动轨迹，用户操作，运动对象移动的轨迹。

3.根据权利要求2所述的数字化模型动态干涉检查系统，其特征在于，所述计算模块包括干涉算法、位置公式以及模拟过程，

干涉算法即三维模型在空间中，体积有重叠；

位置公式即平移矩阵公式，旋转矩阵公式；

4.根据权利要求3所述的数字化模型动态干涉检查系统，其特征在于，所述结果模块包括干涉结果、干涉位置以及模拟动画，

干涉结果即运动模型与固定模型的碰撞结果；

干涉位置即运动模型与固定模型的碰撞位置；

模拟动画即将位置结果连续画面显示出来。

5.采用权利要求1-4任意一项数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述方法如下：

1)用户输入端选择；

2)分析运动轨迹；

3)计算运动模型位置；

4)移动模型；

5)计算干涉；

6)计算结果；

6)模拟动画。

6.根据权利要求5所述的数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述步骤1)用户输入端选择，具体如下，

选择运动模型，在产品装配过程，可以移动，旋转的数据，

7.根据权利要求6所述的数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述步骤2)分析运动轨迹；移动方向矢量，用两点式来表示方向矢量，在三维空间中，两点式的表达公式是(x-x1)/(x-x2)＝(y-y1)/(y-y2)＝(z-z1)/(z-z2)，

它的参数方程为：

x(θ)＝c₁+rcos(θ)a₁+rsin(θ)b₁

y(θ)＝c₂+rcos(θ)a₂+rsin(θ)b₂

z(θ)＝c₃+rcos(θ)a₃+rsin(θ)b₃。

8.根据权利要求7所述的数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述步骤3)中计算运动模型位置具体如下，计算运动模型位置，运动轨迹分析完成后，得到分析数据，点阵集，通过矩阵平移，矩阵旋转，得到平移矩阵集合和旋转矩阵集合；

平移矩阵公式：

旋转矩阵公式

9.根据权利要求2所述的数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述步骤4)中具体如下，通过前置方法，计算运动模型位置方法，得到运动轨迹位置的矩阵集合，循环将移动模型设置矩阵集合的位置，不同位置矩阵移动一次模型。

10.根据权利要求2所述的数字化模型动态干涉检查系统的干涉检查方法，其特征在于，所述步骤5)计算干涉具体如下，循环移动模型位置时，计算三维实体在空间中的运动模型和固定模型容积位置，判断两个模型容积位置是否有重叠部分，如果有重叠容积，判断为模型有干涉，分别计算运动模型和固定模型的干涉量，所述步6)中计算结果具体如下，计算干涉的结果以列表的形式呈现出来，所述步骤7)中模拟动画具体如下，将运动模型按运动轨迹矢量所有的位置从开始到结束，运动模型同时移动，形成动画。