CN111814268A

CN111814268A - 一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法

Info

Publication number: CN111814268A
Application number: CN202010522967.1A
Authority: CN
Inventors: 任开迅; 王志毫; 顾齐齐
Original assignee: Maidi Information Technology Co ltd
Current assignee: Maidi Information Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2020-10-23

Abstract

本发明涉及三维模型装配技术领域，公开了一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，包括如下步骤：(1)读取数据：读取装配体模型的组件树；(2)识别零件孔；(3)生成装配孔列表；(4)分配组件；(5)装配孔分组；(6)选型和自动装配。本发明通过自动安装的方案，大大减少了三维模型在安装过程中复杂的选配程序，并且减少了在三维模型的装配过程中反复交换选择，提高人工交互功能，提升了三维模型的装配效率。

Description

一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法

技术领域

本发明涉及三维模型装配技术领域，尤其涉及了一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法。

背景技术

紧固件，是用途极为广泛的一类机械零件，标准化程度高，在各种机械设备中大量使用，设计师在CAD设计时，需要进行大量的紧固件选型和装配，目前，国内存在许多的紧固件辅助装配软件，均是采用用户交互选择装配孔，并进行单一选型后装配，当存在多处需要安装时，需反复交互选择，与手工装配相比效率提升不大。

为进一步提升紧固件装配效率，需要采用自动识别装配孔的方式，代替人工交互选择，从而进行更高效的自动安装。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点，提供了一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，包括如下步骤：

(1)读取数据：读取装配体模型的组件树；

(2)识别零件孔：对装配体中的零件孔进行识别，生成以零件路径为关键字和其所对应的零件孔列表为值的字典数据；

(3)生成装配孔列表：根据步骤(1)读取组件树和步骤(2)读取零件孔列表字典，组件树引用文件路径和零件孔列表字典中关键字的对应关系，将零件孔位置坐标通过组件节点的变换矩阵，变换至总装配体坐标系下，生成待配对孔列表，根据配对算法进行配对得到装配孔列表；

(4)分配组件：根据装配孔关联的组件，将装配孔列表分配到组件树中对应的组件节点下；

(5)装配孔分组：通过组件树生成文件引用树，并将装配孔分组；

(6)选型和自动装配。

作为优选，步骤(1)中，读取方式采用递归读取装配体组件的方式进行参数组件树模型封装，组件树模型中包括多个组件树节点模型，组件树节点模型包括装配关系信息和数据域信息。

作为优选，步骤(2)中，零件孔包括位置信息、几何信息、配合信息和零件孔类型，零件孔类型包括通孔和盲孔。

作为优选，步骤(2)中，对装配体中的零件孔进行识别：如识别所得孔圆柱面的两个环的对应环，均为内环即为通孔，如存在外环即为盲孔，由多个通孔配对而成的装配孔为通孔，存在一个盲孔的装配孔为盲孔。

作为优选，步骤(3)中，配对算法包括：孔配对采用先配对通孔后，再配对盲孔的方式，其中：

通孔的配对过程为：以C_n ²的组合方式进行配对，配对成功的装配孔的孔仍需要加入待配对列表，直到全部通孔配对完成；

盲孔的配对过程为：遍历盲孔列与未参与配对通孔和已配对成功的装配孔进行配对。

作为优选，配对的计算过程为：先取得两个孔的轴向向量，如果两个孔轴向向量共线，且孔间距离小于允许误差，则配对成功，配对成功的装配孔，通过参与配对的孔提取配合信息；反之，则跳过处理下一个，直至所有配对完成。

作为优选，步骤(4)将装配孔列表分配到组件树中对应的组件节点下中，具体过程包括：后序遍历组件树中的装配节点，提取装配组件模型子ID列表，遍历装配孔，如装配孔组件ID列表被装配组件子ID列表包含，即装配孔分配到该节点中，按照上述方法进行分配，直到所有的装配孔都会被配对到最适宜装配的组件节点上。

作为优选，步骤(5)通过组件树生成文件引用树，并将装配孔分组，具体过程包括：

①生成文件引用树：广度遍历组件树，以组件引用文件路径作为关键字，判断是否已存在文件引用树中，存在则添加到该节点的组件节点列表中；如未存在，则新建一个节点，并添加到文件引用树中；

②装配孔分组：将通孔和盲孔分别进行分组，分组方式采用轴线方向、直径、深度和零件孔类型，存在相同组件的孔分为一组，得到通孔组列表和盲孔组列表。

作为优选，步骤(6)中，通孔组选型类型包括螺栓、螺栓垫片、螺母垫片和螺母，盲孔组选型包括螺栓、螺钉和垫片。

作为优选，步骤(6)中，自动装配过程包括：对每个孔组进行装配，以每个孔组分组后的各自规格进行批量装配，每个孔组第一个装配孔进行装配紧固，若该孔组内装配孔的数量大于1，则遍历孔组内装配孔进行装配。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明通过自动安装的方案，大大减少了三维模型在安装过程中复杂的选配程序，并且减少了在三维模型的装配过程中反复交换选择，提高人工交互功能，提升了三维模型的装配效率。

附图说明

图1是本发明一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法的流程示意图；

图2是本发明一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法的零件孔识别流程图；

图3是本发明一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法中装配示例图1；

图4是本发明一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法中装配示例图2；

图5是本发明一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法中装配示例图3。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图5所示，一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，包括如下步骤：

(1)读取数据：读取装配体模型的组件树；

(6)选型和自动装配。

步骤(1)中，读取方式采用递归读取装配体组件的方式进行参数组件树模型封装，组件树模型中包括多个组件树节点模型，组件树节点模型包括装配关系信息和数据域信息。

步骤(2)中，零件孔包括位置信息、几何信息、配合信息和零件孔类型，零件孔类型包括通孔和盲孔。

步骤(2)中，对装配体中的零件孔进行识别：如识别所得孔圆柱面的两个环的对应环，均为内环即为通孔，如存在外环即为盲孔，由多个通孔配对而成的装配孔为通孔，存在一个盲孔的装配孔为盲孔。

步骤(3)中，配对算法包括：孔配对采用先配对通孔后，再配对盲孔的方式，其中：

通孔的配对过程为：以C_n ²的组合方式进行配对，配对成为装配孔的孔仍需要加入待配对列表，直到全部通孔配对完成；

配对的计算过程为：先取得两个孔的轴向向量，如果两个孔轴向向量共线，且孔间距离小于允许误差，则配对成功，配对成功的装配孔，通过参与配对的孔提取配合信息；反之，则跳过处理下一个，直至所有配对完成。

步骤(4)将装配孔列表分配到组件树中对应的组件节点下中，具体过程包括：后序遍历组件树中的装配节点，提取装配组件模型子ID列表，遍历装配孔，如装配孔组件ID列表被装配组件子ID列表包含，即装配孔分配到该节点中，按照上述方法进行分配，直到所有的装配孔都会被配对到最适宜装配的组件节点上。

步骤(5)通过组件树生成文件引用树，并将装配孔分组，具体过程包括：

②装配孔分组：将通孔和盲孔分别进行分组，分组方式采用轴线方向、直径、深度和孔类型，存在相同组件的孔分为一组，得到通孔组列表和盲孔组列表。

步骤(6)中，通孔组选型类型包括螺栓、螺栓垫片、螺母垫片和螺母，盲孔组选型包括螺栓、螺钉和垫片。

步骤(6)中，自动装配过程包括：对每个孔组进行装配，以每个孔组分组后的各自规格进行批量装配，每个孔组第一个装配孔进行装配紧固，若该孔组内装配孔的数量大于1，则遍历孔组内装配孔进行装配。

本发明通过自动安装的方案，大大减少了三维模型在安装过程中复杂的选配程序，并且减少了在三维模型的装配过程中反复交换选择，提高人工交互功能，提升了三维模型的装配效率。

实施例1

以图2中的装配体模型为例，说明紧固件自动安装方法步骤和孔配对算法。

根据流程，通过计算机语言程序建立该装配体模型中的组件树。该装配体有3个零件组成，分别对应零件A、零件B、零件C创建3个组件树节点，再加上装配体文档，创建共4个组件树节点：

ComponentNode1＝{

ID＝ID1，PID＝ID0，Nodes＝null，……，

RefPath＝路径1，

Transform＝TF1，

……

}；

ComponentNode2＝{

ID＝ID2，PID＝ID0，Nodes＝null，……，

RefPath＝路径2，

Transform＝TF2，

……

}；

ComponentNode3＝{

ID＝ID3，PID＝ID0，Nodes＝null，……，

RefPath＝路径3，

Transform＝TF3，

……

}；

RootNode＝{

ID＝ID0，……，

Nodes＝{ComponentNode1，Component2，Component3}，

……

}；

装配体中零件A中含有6个孔特征，零件B含有10个孔特征，零件C含有4个孔特征，执行孔识别算法后，得到零件孔字典Dictionary<路径,孔列表>＝{

<路径1，{A1，A2，……，A6}>，

<路径2，{B1，B2，……，B10}>，

<路径3，{C1，C2，……，C4}>

}

之后根据读取的组件树和零件孔列表字典对应关系，从字典中读取各孔的位置坐标，通过对应组件的变换矩阵，变换至总装配体坐标下。例，A1到A6的零件孔坐标，就通过Component1的变换矩阵TF1进行变换，B1到B10就通过TF2进行变换，以此类推。

变换完成后将上述孔依次加入待配对孔列表并进行配对。配对时将待配对孔列表分为通孔列表tlist和盲孔列表blist。

tlist＝{A1，A2，A3，A4，A5，A6，B7，B8，B9，B10，C1，C2，C3，C4}；

blist＝{B1，B2，B3，B4，B5，B6}；

先配对tlist中的孔。以A1为例，遍历tlist内A2至C4在内所有孔，并无孔和A1共线，配对A2至A6时皆是同理；配对B7时，得到C1和B7共线，且孔间距离小于允许误差，配对成功，因此通过B7和C1提取零件孔的起始配合实体组件名称、结束配合实体组件名称等信息，并将两个零件孔的引用组件ID列表添加到配对成功的装配孔的引用组件ID列表中，孔装配命名为TH1。

以同样的方法和过程，将B8和C2配对，得到装配孔TH2；B9和C3配对得到装配孔TH3，B10和C4配对得到装配孔TH4。

再配对blist中的孔。对于blist中的每一个盲孔，都要遍历tlist中未参与配对的通孔和已配对成功的装配孔，即要遍历{A1，A2，A3，A4，A5，A6，TH1，TH2，TH3，TH4}。以盲孔B1为例，可得A1和其共线，且孔间距离小于允许误差，配对成功，提取零件孔的起始配合实体组件名称等信息，并将B1和A1的引用组件ID列表添加到配对成功的装配孔的引用组件列表，装配孔命名为BH1。

以同样的方法和过程，可将B2与A2配对得到BH2、B3与A3配对得到BH3、B4与A4配对得到BH4、B5与A5配对得到BH5、B6与A6配对得到BH6。

所有孔配对完成后，可得到装配孔列表为{TH1，TH2，TH3，TH4，BH1，BH2，BH3，BH4，BH5，BH6}，如图4所示。

接下来分配装配孔到组件树中对应的节点下。后序遍历组件树，遍历顺序为ComponentNode1，ComponentNode2，ComponentNode3，RootNode。以ComponentNode1为例，该节点的引用组件ID列表为{ID1}，遍历装配孔列表，从TH1开始遍历到BH6，这些装配孔的引用组件ID列表都至少含有两个ID，无法被该节点的引用组件ID列表包含，所以都无法分配至ComponentNode1下，同理，Component2和Component3都无法分配任何装配孔。只有RootNode，引用组件ID列表为{ID0，ID1，ID2，ID3}，装配孔列表内所有装配孔的引用组件ID列表皆能被包含，因此所有中装配孔都被分配至RootNode节点下。

然后广度遍历组件树，由于所有组件文档都没有存在文件引用树中，因此以RootNode、ComponentNode1、ComponentNode2、ComponentNode3的顺序，创建文件引用树节点并添加到文件引用树中。此时对分配到RootNode节点下的装配孔进行分组。

分组方式有两种，按照轴线方向、直径、深度、类型、开始配合实体名称分组，或者按照轴线方向、直径、深度、类型、结束配合实体名称分组，但无论是哪种分组方式，通孔都只能分为{TH1，TH2，TH3，TH4}，盲孔也只能分为{BH1，BH2，BH3，BH4，BH5，BH6}，因此将这两个结果封装为1个通孔组和1个盲孔组，开始装配。

在选型后，遍历选型后的零部件，以通孔组为例，先装配TH1，由于通孔组内装配孔不止一个，所以遍历通孔组内所有装配孔，取每个装配孔的起始点坐标，以阵列的方式装配TH2至TH4。盲孔组同样，先装配BH1，然后遍历所有盲孔，取起始点坐标，以阵列的方式装配BH2至BH6。至此，所有装配步骤完成，效果如图5所示。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)读取数据：读取装配体模型的组件树；

(6)选型和自动装配。

2.根据权利要求1所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(1)中，读取方式采用递归读取装配体组件的方式进行参数组件树模型封装，组件树模型中包括多个组件树节点模型，组件树节点模型包括装配关系信息和数据域信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(2)中，零件孔包括位置信息、几何信息、配合信息和零件孔类型，零件孔类型包括通孔和盲孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(2)中，对装配体中的零件孔进行识别：如识别所得孔圆柱面的两个环的对应环，均为内环即为通孔，如存在外环即为盲孔，由多个通孔配对而成的装配孔为通孔，存在一个盲孔的装配孔为盲孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(3)中，配对算法包括：孔配对采用先配对通孔后，再配对盲孔的方式，其中：

通孔的配对过程为：以C_n ²的组合方式进行配对，配对成为零件孔的孔仍需要加入待配对列表，直到全部通孔配对完成；

6.根据权利要求1所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：配对的计算过程为：先取得两个孔的轴向向量，如果两个孔轴向向量共线，且孔间距离小于允许误差，则配对成功，配对成功的装配孔，通过参与配对的孔提取配合信息；反之，则跳过处理下一个，直至所有配对完成。

7.根据权利要求1所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(4)将装配孔列表分配到组件树中对应的组件节点下中，具体过程包括：后序遍历组件树中的装配节点，提取装配组件模型子ID列表，遍历装配孔，如装配孔组件ID列表被装配组件子ID列表包含，即装配孔分配到该节点中，按照上述方法进行分配，直到所有的装配孔都会被配对到最适宜装配的组件节点上。

8.根据权利要求3所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(5)通过组件树生成文件引用树，并将装配孔分组，具体过程包括：

9.根据权利要求8所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(6)中，通孔组选型类型包括螺栓、螺栓垫片、螺母垫片和螺母，盲孔组选型包括螺栓、螺钉和垫片。

10.根据权利要求7所述的一种用于三维实体模型的紧固件自动安装方法，其特征在于：步骤(6)中，自动装配过程包括：对每个孔组进行装配，以每个孔组分组后的各自规格进行批量装配，每个孔组第一个装配孔进行装配紧固，若该孔组内装配孔的数量大于1，则遍历孔组内装配孔进行装配。