CN109710069B - 一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，包括以下步骤：S1，导入待装配的模具的全部零部件模型以及零部件装配顺序信息，并形成虚拟装配场景；S2，计算零部件种类以及组合零部件和非组合零部件的个数；S3，摆放所有的非组合零部件；S4，生成装配逻辑，并引导用户进行装配交互；S5，处理计算机对用户手持虚拟交互设备移动零部件进行装配交互时产生的参数信息；S6，引导用户进行下一步的装配，直到所有零部件装配完成；S7，按照装配顺序将每步装配时产生的参数信息整合成报表，导出以供用户参考和后续的学习调整。本发明解决了在虚拟装配中快速生成装配训练方案的问题。

Description

一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法
技术领域
本发明涉及一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法。
背景技术
近年来,随着制造业的发展,生产工人的素质高低对产品质量的影响越来越大。其中,装配作为产品生产的最后一个环节,其装配技能的重要性尤为突出。随着现代信息技术的飞速发展及其大量成果的广泛应用，传统的工业培训和教学模式中的缺陷越来越明显，在实际培训和教学中，不仅受时间、空间上的限制，教学的枯燥讲解还会降低学员学习的积极性；另外为了增加学员的参与性，会进行真实的拆装学习，因此错误操作会带来潜在的安全隐患，而且对部分精确度要求较高的产品也会带来损害。
因此，有必要发展基于虚拟现实的数字化装配，从以计算机为中心的设计方式变为以人为中心的设计方式，在操作培训过程中起指导作用，能够帮助从业人员快速掌握产品和元部件的装配技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，包括以下步骤：
S1，导入待装配的模具的全部零部件模型以及零部件装配顺序信息，并形成虚拟装配场景；
S2，读取步骤S1中导入的零部件信息，计算零部件种类以及组合零部件和非组合零部件的个数；
S3，按规则摆放所有的非组合零部件；
S4，根据零部件装配顺序，生成装配逻辑，并根据装配逻辑引导用户进行装配交互；
S5，处理计算机对用户手持虚拟交互设备移动零部件进行装配交互时产生的参数信息，对参数信息进行检验，如满足当前零部件装配条件则完成装配；
S6，通过UI界面交互、零部件颜色闪烁和语音交互引导用户进行下一步的装配，直到所有零部件装配完成；
S7，按照装配顺序将每步装配时产生的参数信息整合成报表，导出以供用户参考和后续的学习调整。
进一步地，所述步骤S1中形成虚拟装配场景的具体方法为：通过三维重建、全景拼接、计算机建模得到的360度沉浸式表达的虚拟装配场景。
所述360度沉浸式表达的虚拟装配场景的个数大于1。
进一步地，所述步骤S2中的非组合零部件为最小单位零部件。
所述步骤S2中的组合零部件为由若干非组合零部件组合或者由若干非组合零部件和若干组合零部件组合而成的零部件。
进一步地，所述步骤S3中非组合零部件的摆放规则具体为：采用局部比对算法匹配装配台面空白的地方，将零部件按照种类集中放置在装配台面上；或者采用划分区域随机填充的方法将零部件放置在装配台面上。
进一步地，所述步骤S4中的装配逻辑为按顺序实现待装配零部件指示、待装配位置指示语义，包括：
S101，根据当前装配步骤，读取待装配点位置信息，为后续装配提供装配条件准则；
S102，根据装配信息查找装配台面上符合该步骤装配的所有零部件。
S103，通过虚拟设备交互，拿起零部件进行到待装配点进行装配；
S104，装配完成后，该零部件标识为已装配，后续不可被搜索；
S105，根据零部件装配顺序信息，更新下一步装配步骤，查找该步骤所有待装配零部件，并顺序执行步骤S101、S102和S103，直到所有的零部件装配完毕。
进一步地，所述步骤S5中虚拟交互设备包括手柄、手套和手势识别设备。
所述步骤S5中装配交互时产生的参数信息包括：装配步骤，该步骤装配的零部件名称，装配零部件的位置和姿态以及装配用时。
所述步骤S5中的当前零部件装配条件具体为：零部件与装配位置的位置、角度在容差范围内。所述容差范围为±0.01。
进一步地，所述步骤S6中的UI界面交互包括：
获取第一信息，所述第一信息为高亮或者无高亮的交互请求信息；
获取第二信息，所述第二信息为是否高亮的判断信息；
根据第二信息发送第一指令信息，若第一指令信息为未高亮，则进行高亮提示；若高亮，则不进行高亮提示。
进一步地，所述步骤S7中装配时产生的参数报表包含每步装配所用时间，以及装配正确率。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明解决了在虚拟装配中快速生成装配训练方案的问题，能够在操作培训过程中起指导作用，从而帮助从业人员快速掌握产品和元部件的装配技术。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本实施例的用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，包括以下步骤：
S1，导入待装配的模具的全部零部件模型以及零部件装配顺序信息，并形成虚拟装配场景；形成虚拟装配场景的具体方法为：通过三维重建、全景拼接、计算机建模得到的360度沉浸式表达的虚拟装配场景。360度沉浸式表达的虚拟装配场景的个数大于1。
S2，读取步骤S1中导入的零部件信息，计算零部件种类以及组合零部件和非组合零部件的个数；其中，非组合零部件是指最小单位零部件，组合零部件是指由若干非组合零部件组合或者由若干非组合零部件和若干组合零部件组合而成的零部件。
S3，按规则摆放所有的非组合零部件；非组合零部件的摆放规则具体为：采用局部比对算法匹配装配台面空白的地方，将零部件按照种类集中放置在装配台面上；或者采用划分区域随机填充的方法将零部件放置在装配台面上。
S4，根据零部件装配顺序，生成装配逻辑，并根据装配逻辑引导用户进行装配交互；装配逻辑为按顺序实现待装配零部件指示、待装配位置指示语义，包括：
S101，根据当前装配步骤，读取待装配点位置信息，为后续装配提供装配条件准则；
S102，根据装配信息查找装配台面上符合该步骤装配的所有零部件。
S103，通过虚拟设备交互，拿起零部件进行到待装配点进行装配；
S104，装配完成后，该零部件标识为已装配，后续不可被搜索；
S105，根据零部件装配顺序信息，更新下一步装配步骤，查找该步骤所有待装配零部件，并顺序执行步骤S101、S102和S103，直到所有的零部件装配完毕。
S5，处理计算机对用户手持虚拟交互设备移动零部件进行装配交互时产生的参数信息，对参数信息进行检验，如满足当前零部件装配条件则完成装配。
虚拟交互设备包括手柄、手套和手势识别设备。装配交互时产生的参数信息包括：装配步骤，该步骤装配的零部件名称，装配零部件的位置和姿态以及装配用时。当前零部件装配条件具体为：零部件与装配位置的位置、角度在容差范围内。所述容差范围为±0.01。
S6，通过UI界面交互、零部件颜色闪烁和语音交互引导用户进行下一步的装配，直到所有零部件装配完成；UI界面交互包括：
获取第一信息，所述第一信息为高亮或者无高亮的交互请求信息；
获取第二信息，所述第二信息为是否高亮的判断信息；
根据第二信息发送第一指令信息，若第一指令信息为未高亮，则进行高亮提示；若高亮，则不进行高亮提示。
S7，按照装配顺序将每步装配时产生的参数信息整合成报表，导出以供用户参考和后续的学习调整。装配时产生的参数报表包含每步装配所用时间，以及装配正确率。
本实施例的用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，解决了在虚拟装配中快速生成装配训练方案的问题，能够在操作培训过程中起指导作用，从而帮助从业人员快速掌握产品和元部件的装配技术。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，导入待装配的模具的全部零部件模型以及零部件装配顺序信息，并形成虚拟装配场景；
S2，读取步骤S1中导入的零部件信息，计算零部件种类以及组合零部件和非组合零部件的个数；
S3，按规则摆放所有的非组合零部件；
S4，根据零部件装配顺序，生成装配逻辑，并根据装配逻辑引导用户进行装配交互；装配逻辑为按顺序实现待装配零部件指示、待装配位置指示语义，包括：
S101，根据当前装配步骤，读取待装配点位置信息，为后续装配提供装配条件准则；
S102，根据装配信息查找装配台面上符合该步骤装配的所有零部件；
S103，通过虚拟设备交互，拿起零部件进行到待装配点进行装配；
S104，装配完成后，该零部件标识为已装配，后续不可被搜索；
S105，根据零部件装配顺序信息，更新下一步装配步骤，查找该步骤所有待装配零部件，并顺序执行步骤S101、S102和S103，直到所有的零部件装配完毕；
S5，处理计算机对用户手持虚拟交互设备移动零部件进行装配交互时产生的参数信息，对参数信息进行检验，如满足当前零部件装配条件则完成装配；
S6，通过UI界面交互、零部件颜色闪烁和语音交互引导用户进行下一步的装配，直到所有零部件装配完成；
S7，按照装配顺序将每步装配时产生的参数信息整合成报表，导出以供用户参考和后续的学习调整。
2.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S1中形成虚拟装配场景的具体方法为：通过三维重建、全景拼接、计算机建模得到的360度沉浸式表达的虚拟装配场景。
3.根据权利要求2所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述360度沉浸式表达的虚拟装配场景的个数大于1。
4.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S2中的非组合零部件为最小单位零部件。
5.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S2中的组合零部件为由若干非组合零部件组合或者由若干非组合零部件和若干组合零部件组合而成的零部件。
6.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S3中非组合零部件的摆放规则具体为：采用局部比对算法匹配装配台面空白的地方，将零部件按照种类集中放置在装配台面上；或者采用划分区域随机填充的方法将零部件放置在装配台面上。
7.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S5中虚拟交互设备包括手柄、手套和手势识别设备。
8.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S5中装配交互时产生的参数信息包括：装配步骤，该步骤装配的零部件名称，装配零部件的位置和姿态以及装配用时。
9.根据权利要求1所述的一种用于虚拟装配的三维零部件自动装配方法，其特征在于：所述步骤S6中的UI界面交互包括：
获取第一信息，所述第一信息为高亮或者无高亮的交互请求信息；
获取第二信息，所述第二信息为是否高亮的判断信息；
根据第二信息发送第一指令信息，若第一指令信息为未高亮，则进行高亮提示；若高亮，则不进行高亮提示。
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