CN110648390A - 一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法 - Google Patents

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李兴斐
何军涛
李树栋
丁洁琼
陈正玮
宋雷雷
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/50—Lighting effects
    • G06T15/55—Radiosity

Abstract

本发明公开了轨道车辆数字化装配技术领域的一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，旨在解决现有技术中不合理的工艺文档形式，使工人对需要处理的区域大小、程度及处理后的效果缺乏直观判断，影响加工效果的技术问题，创建三维虚拟环境，将轨道车辆三维模型导入到虚拟环境三维作业指导书编制工具中；设置参数；在装配环境下，选择清洁活动，选取待清洁表面，并进行清洁；清洁完成后判断清洁效果；选择打磨活动，并选择已清洁的表面作为活动区域，进行打磨操作，并判断打磨效果；生成并输出视频文件，实现了轨道车辆在数字化装配过程中的可视化管理，提高了加工效率和加工质量。

Description

一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法
技术领域
本发明属于轨道车辆数字化装配技术领域，具体涉及一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法。
背景技术
目前，在轨道车辆数字化装配中对清洁和打磨的工艺文档大多以文字格式进行简单的描绘。这样的工艺文档不利于工人充分领悟到所要清洁和打磨的区域以及需要达到的效果，甚至会让工人们认为这是不太重要的操作。而实际上，在轨道车辆行业，需要清洁、打磨的部位众多（如在装配过程中，原有漆面被破坏需要重新喷漆的部位，需要修改漆面颜色的部位，需作为粘接表面的部位等），且一个合适的表面光洁度和粗糙度对很多操作是相当必要的。所以，完成好清洁和打磨操作以获得效果理想的表面及其重要。而由于不合理的工艺文档形式，工人们对需要处理的区域大小，处理程度，处理后要达到的效果并没有做到心中有数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，以解决现有技术中不合理的工艺文档形式，使工人对需要处理的区域大小、程度及处理后的效果缺乏直观判断，影响加工效果的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，包括创建三维虚拟环境，将轨道车辆三维模型导入到虚拟环境三维作业指导书编制工具中；设置参数；在装配环境下，选择清洁活动，选取待清洁表面，并进行清洁；清洁完成后判断清洁效果；选择打磨活动，并选择已清洁的表面作为活动区域，进行打磨操作，并判断打磨效果；生成并输出视频文件。
所述参数设置包括设置清洁、打磨的区域并对该区域进行颜色变化设置，根据不同的要求设置不同的颜色，以便区分不同的工艺要求。
判断清洁效果的方法是通过清洁区域颜色的逐渐变换判断清洁区域是否正确，清洁程度是否达到实际需要。
在清洁的过程中，已经进行清洁的区域根据清洁的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。
判断打磨效果的方法是通过打磨区域颜色的逐渐变换判断打磨区域是否正确，打磨程度是否达到实际需要。
在打磨的过程中，已经进行打磨的区域根据打磨的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。
所述视频文件包括AVI格式的文件。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过在三维环境中建立工件的清洁、打磨模型，通过颜色标记已进行清洁、打磨区域的效果，并输出可视化视频文件使工人对需要处理的区域大小、程度及处理后的效果有了直观判断，实现了轨道车辆在数字化装配过程中的可视化管理，提高了加工效率和加工质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法。在轨道车辆行业，需要清洁和打磨的表面数量多，且表面部位具有多变和不确定性，工作环境和空间时有变化，操作较复杂，处理后效果要求不一致等特点，本发明以实现清洁和打磨的全过程可视化为方法，提高了操作的效率和质量，减轻了工人的工作压力。
如图1所示，创建三维虚拟环境，将轨道车辆三维模型导入到虚拟环境三维作业指导书编制工具中。
设置参数，包括设置清洁、打磨的区域并对该区域进行颜色变化设置，根据不同的要求设置不同的颜色，以便区分不同的工艺要求，
在虚拟环境下，对需进行清理的区域进行选取，可以直接点击需清洁的工件表面进行选取，或者用鼠标拖动出框图区域，系统会在总坐标中自动选中框图中的实体模型。清洁，并用不同颜色区别出已清洁的区域和未清洁的区域。在清洁的过程中，已经进行清洁的区域根据清洁的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。通过清洁区域颜色的逐渐变换判断清洁区域是否正确，清洁程度是否达到实际需要。
清洁效果根据实际需求进行定义，对定义好的清洁活动进行仿真，通过逐渐改变颜色的仿真模拟刷子对清洁区域进行清洁，判断清洁区域是否符合要求，如果清洁区域不足或者超出实际清洁区域，则重新选取需要进行清理的区域。
清洁完成后，根据实际需要，对已清洁区域进行打磨操作，打磨效果根据实际需求进行定义，以得到需要的粗糙度和光洁度。在模拟过程中，使用不同颜色，表示已进行过打磨处理。实际操作与清理活动定义方法一致。在打磨的过程中，已经进行打磨的区域根据打磨的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。通过打磨区域颜色的逐渐变换判断打磨区域是否正确，打磨程度是否达到实际需要。
完成上述操作后，将整个仿真过程输出AVI格式的视频，将清理、打磨的过程实现可视化要求。
本发明一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法。使用CATIA三维模型，将三维模型导入到虚拟环境三维作业指导书编制工具中，在三维装配环境下，用鼠标选中待清洁区域，系统会自动捕捉到该区域（总体坐标）中的实体，并对其进行清洁或打磨工作。为表示清洁和打磨的过程以及效果，系统会自动对清洁或打磨完成的区域涂上不同于原来的颜色。其变色效果是模拟真实的清洁或打磨过程的，有一个每次变色小部分的过程，而不是整个区域突然上色。
定义清洁\打磨的区域由N个多边形组成，显示器的帧缓存数组为FB，屏幕上象素点个数为m×n，其深度缓存数组为ZB，其大小与屏幕上象素点的个数相同也即m×n，也与显示器的帧缓存FB的单元个数相同，彼此一一对应。则算法的基本步骤如下：
(1)初始化ZB和FB,使ZB(i，j)=z的极小值，FB(i，j)=背景色（默认为零件本身颜色）；(i=1,2,…,m, j=1,2,…,n)；
其中，ZB(i，j) 表示在坐标为（i,j）时的深度缓冲值；
(2)FOR j＝1，n /*第j根扫描线*/
FOR i＝1，m /*第j根扫描线上第i个象素点*/
FOR k＝1，N /*第k个多边形Pk*/
(2.1)令Zij=Z的极小值；
(2.2)判断点(i，j)是否落在多边形Pk在XOY面上的投影多边形内；
(2.3)若(i，j)在Pk的投影多边形内，则计算多边形Pk在点(i,j)处的深度值Zij；
(2.4)比较Zij与ZB(i，j)的大小，若Zij>ZB(i，j)；
则令ZB(i，j)=Zij，FB(i，j)=多边形Pk的颜色；
其中，z表示深度缓存数组的极小值；Zij表示多边形Pk在点(i,j)处的深度值；Z表示多边形Pk的极小深度值；
通过此算法可以将清洁区域的颜色设置成指定的颜色，从而取代零部件本身的颜色，以此达到颜色模拟仿真的效果。
本发明通过在三维环境中建立工件的清洁、打磨模型，通过颜色标记已进行清洁、打磨区域的效果，并输出可视化视频文件使工人对需要处理的区域大小、程度及处理后的效果有了直观判断，实现了轨道车辆在数字化装配过程中清洁和打磨工艺的可视化管理，为工人提供了直观，更加真实，易于理解和吸收的工艺方法，提高了加工效率和加工质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，包括
创建三维虚拟环境，将轨道车辆三维模型导入到虚拟环境三维作业指导书编制工具中；
设置参数；
在装配环境下，选择清洁活动，选取待清洁表面，并进行清洁；
清洁完成后判断清洁效果；
选择打磨活动，并选择已清洁的表面作为活动区域，进行打磨操作，并判断打磨效果；
生成并输出视频文件。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，所述参数设置包括设置清洁、打磨的区域并对该区域进行颜色变化设置，根据不同的要求设置不同的颜色，以便区分不同的工艺要求。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，判断清洁效果的方法是通过清洁区域颜色的逐渐变换判断清洁区域是否正确，清洁程度是否达到实际需要。
4.根据权利要求3所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，在清洁的过程中，已经进行清洁的区域根据清洁的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，判断打磨效果的方法是通过打磨区域颜色的逐渐变换判断打磨区域是否正确，打磨程度是否达到实际需要。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，在打磨的过程中，已经进行打磨的区域根据打磨的范围和程度，颜色逐渐变化，而不是整个区域突然上色。
7.根据权利要求1所述的轨道车辆数字化装配中的清洁和打磨模拟方法，其特征是，所述视频文件包括AVI格式的文件。
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