CN112016903A - 三维装配作业指导书数据管理平台及其工作流程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维装配数据管理技术领域，公开了一种三维装配作业指导书数据管理平台，包括数据准备层、数据层、应用层和表现层；数据准备层包括制作三维装配作业指导书，并对三维模型进行轻量化处理；数据层由三维装配作业指导书数据和轻量化的三维模型数据组成；应用层包括业务管理模块、用户管理模块以及数据管理模块；表现层实现基于应用层的集中展示。本发明还公开了一种三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程。本发明三维装配作业指导书数据管理平台及其工作流程，使得三维装配作业指导书数据查询快速、直观、高效，指导书发布流程更规范、透明、公开，权限管理更分明、安全保护更完备。
Description
技术领域
本发明涉及三维装配数据管理技术领域，具体涉及一种三维装配作业指导书数据管理平台及其工作流程。
背景技术
传统的装配工艺文件缺少数据管理平台的支撑，装配工艺文件由设计部门设计、审批后发送至装配生产线，管理模式是项目各部门根据自身部门的工作范围自行建立装配文件管理系统，装配工艺文件分散存储在各部门的服务器或者员工PC中，同时设计部门和装配生产线之间的装配工艺文件变更同步性较差，目前的装配文件管理模式存在如下问题：
1、数量庞大，查询太慢：针对大中型项目，其装配工艺文件数量和版本较庞杂，并且文件分散存储在不同设计部门以及装配生产线上，查询耗费时间较长；
2、分散存储，容易造成信息孤岛：a.在数据与信息交互过程中，常常需要多次存取、调用才能实现，信息传递效率低下且容易造成装配数据丢失；b.更新不同步，信息不能同步更新，或者需要较长时间更新，造成信息传递错误与歧义；c.由于分散存储，项目员工调动时可能造成交接不全，相关经验知识无法延续，且容易造成装配文件丢失；
3、权限控制不明，容易泄密：装配文件权限管理缺失，包括不同项目参与方权限管理、不同子部门权限管理、不同层级用户权限管理等，不同权限对于不同装配文件具有不同的操作权，如文件的查阅、编辑、下载、变更、审核、批准、删除等权限，权限控制不明，极易造成泄密或篡改等信息安全问题。
同时，装配工艺文件普遍在二维环境下编制，采用平面图与文字叙述相结合的方式，数据多停留在二维图纸的状态，其存在的问题主要为：(1)直观性不够，对工艺设计、优化人员和现场装配作业人员的理解能力要求较高；(2)工艺表达粒度太粗，工艺可视化信息表达不足且工艺连续性不够，装配顺序和装配路径主要依赖以往经验，缺乏可视的评估依据。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种三维装配作业指导书数据管理平台及其工作流程，使得三维装配作业指导书数据查询快速、直观、高效，指导书发布流程更规范、透明、公开，权限管理更分明、安全保护更完备。
为实现上述目的，本发明所设计的三维装配作业指导书数据管理平台，包括数据准备层、数据层、应用层和表现层，所述数据准备层包括结合装配工艺方案和MBD装配数模制作三维装配作业指导书，并对三维模型进行轻量化处理；所述数据层由所述数据准备层生成的三维装配作业指导书数据和轻量化的三维模型数据组成；所述应用层包括业务管理模块、用户管理模块以及数据管理模块，所述业务管理模块包括对所述数据层的三维装配作业指导书进行发布流程管理、变更管理和进度管理，所述用户管理模块包括用户的权限管理，所述数据管理模块包括三维模型与三维装配作业指导书的展示、集中存储和安全管理；所述表现层实现基于所述应用层的集中展示。
优选地，所述数据准备层中三维装配作业指导书的制作基于三维装配体的装配工艺方案和其MBD装配数模，确定装配视图以及工艺图解顺序，形成装配动画或爆炸视图文档，所述数据准备层还包括对三维模型进行轻量化处理。
优选地，所述数据层中三维装配作业指导书数据包括装配动画、装配文档、装配质量和装配进度，轻量化的三维模型数据包括几何信息和属性信息，将三维装配作业指导书数据关联至相对应的轻量化的三维模型，关联方式包括手动关联和自动关联两种模式，自动关联的步骤为自动分类、检索、排序和关联。
优选地，所述应用层中三维装配作业指导书的发布流程包括制作、录入、审核、批准和发布，且不同操作对应不同权限用户，所述应用层中用户管理模块还包括平台业务通知、新闻推送、收藏与空间管理，所述应用层中安全管理包括数据加密、日志审计、认证、备份与容灾。
优选地，所述表现层包括分别基于B/S架构和C/S架构的PC平台，移动APP以及VR，包括三维模型的放大、缩小、平移、漫游、渲染、隐藏和剖切，以及三维装配动画的播放、暂停、倍速、放大和缩小。
一种所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，包括如下步骤：
6.1编制三维装配作业指导书和轻量化三维模型；
6.2关联三维装配作业指导书至对应的三维模型；
6.3将三维装配作业指导书和三维模型上传至三维装配作业指导书数据管理平台，实现发布业务管理、指导书与模型展示、数据集中存储、数据安全管理和用户服务管理功能。
优选地，所述数据准备层中三维装配作业指导书的制作流程，包括如下步骤：
7.1确定装配工艺方案和MBD装配数模：确定装配工艺方案包括装配顺序规划和装配路径规划，装配顺序规划结合模型几何结构采用人工指导拆卸方式得出最佳装配顺序，装配路径规划通过工艺工序拟定工艺路线，最终得出装配工艺方案，MBD装配数模由设计模型、注释和属性三部分内容构成，包含产品的设计信息、工艺信息和制造信息；
7.2创建装配视图：为工序和工步创建装配视图，装配视图代表视图区域内模型的快照，保存属性以及模型动画中所有可视零件，视图记录了照相机位置、爆炸视图里零件的位置以及视图区域的属性，根据需要调整视图视角，选择合适角度来清晰表达零部件信息；
7.3创建工艺图解：为已创建的装配视图创建工艺图解，在装配视图上添加尺寸信息、公差信息和注释信息，根据需要添加剖切面以观察内部结构，使用爆炸图或通过Digger功能在模型不同区域放大，剥落角色以查看内部结构，工艺图解创建后进行检查，包括视图完整性检查、正确性检查和视图的顺序检查，及时修改不当图解；
7.4制作装配动画：装配动画由消隐关键帧、视角关键帧、位置关键帧、热点关键帧、形状关键帧和剖切面关键帧形成，计算机自动插值完成中间状态的过渡变化，首先对装配零件分组，然后创建拆分动画，最后将拆分动画转化成装配动画并进行适当调整，装配动画的形式包括可执行程序、avi视频以及录屏软件录制视频；
7.5：输出三维装配作业指导书：三维装配作业指导书的输出是按照一定的布局对文字描述、工艺图解以及装配动画进行编排，并关联至对应的三维模型部件上。
优选地，所述数据准备层中三维模型轻量化的流程，包括如下步骤：
8.1统一模型的原点坐标；
8.2统一部件的编码和着色；
8.3规整模型的属性信息；
8.4几何转换和渲染处理；
8.5输出轻量化模型。
优选地，几何转换在微观层面的优化采用参数化几何描述，即通过参数化的方法进行构件的轻量化；在宏观层面的优化采用相似性图元合并，即保留某图元数据，对其他位置该图元直接进行引用并记录空间坐标。
优选地，渲染处理在微观层面的优化采用多重LOD(Levels of Detail)，模型精细程度与距离相关，从而加速图元渲染速度，降低存储；在宏观层面的优化采用遮挡剔除和批量绘制方式，遮挡剔除只绘制可见的图元，减少渲染图元数量，批量绘制将具有相同状态的物体合并到一次绘制调用中，平衡CPU和GPU负载，提升渲染流畅度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、实现了三维装配作业指导书以及轻量化三维模型的集中存储，避免了信息孤岛与文档丢失，实现了文档的同步变更与历史版本的统一；
2、实现了三维装配作业指导书以及轻量化三维模型的关联与集中展示，实现了装配指导书与模型集成，提升了查询效率，同时更方便宣传与展示；
3、规范了三维装配作业指导书的管理，包括业务发布流程、用户权限、变更与安全管理等；
4、采用可视化程度更高、直观性更强的三维装配作业指导书取代传统的纸质二维装配工艺文件，提高了装配人员获取装配信息的效率；
5、对三维模型进行了轻量化处理，轻量化的模型实现了模型展示和操作时的快速、流畅响应。
附图说明
图1为本发明三维装配作业指导书数据管理平台的结构示意图；
图2为发明三维装配作业指导书数据管理平台整体工作流程图；
图3为图2中三维装配作业指导书的编制流程图；
图4为图2中三维模型轻量化的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种三维装配作业指导书数据管理平台，包括数据准备层、数据层、应用层和表现层：
数据准备层包括结合装配工艺方案和MBD装配数模制作三维装配作业指导书，并对三维模型进行轻量化处理，数据准备层中三维装配作业指导书的制作基于三维装配体的装配工艺方案和其MBD装配数模，确定装配视图以及工艺图解顺序，形成装配动画或爆炸视图文档。
数据层由数据准备层生成的三维装配作业指导书数据和轻量化的三维模型数据组成，数据层中三维装配作业指导书数据包括装配动画、装配文档、装配质量和装配进度，轻量化的三维模型数据包括几何信息和属性信息，将三维装配作业指导书数据关联至相对应的轻量化的三维模型，关联方式包括手动关联和自动关联两种模式，自动关联的步骤为自动分类、检索、排序和关联。
应用层包括业务管理模块、用户管理模块以及数据管理模块，业务管理模块包括对数据层的三维装配作业指导书进行发布流程管理、变更管理和进度管理，用户管理模块包括用户的权限管理，数据管理模块包括三维模型与三维装配作业指导书的展示、集中存储和安全管理。另外，应用层中三维装配作业指导书的发布流程包括制作、录入、审核、批准和发布，且不同操作对应不同权限用户，应用层中用户管理模块还包括平台业务通知、新闻推送、收藏与空间管理，应用层中安全管理包括数据加密、日志审计、认证、备份与容灾。
表现层实现基于应用层的集中展示，分别基于B/S架构和C/S架构的PC平台，移动APP以及VR，包括三维模型的放大、缩小、平移、漫游、渲染、隐藏和剖切，以及三维装配动画的播放、暂停、倍速、放大和缩小。
如图2所示，一种三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，包括如下步骤：
6.1编制三维装配作业指导书和轻量化三维模型；
6.2关联三维装配作业指导书至对应的三维模型；
6.3将三维装配作业指导书和三维模型上传至三维装配作业指导书数据管理平台，实现发布业务管理、指导书与模型展示、数据集中存储、数据安全管理和用户服务管理功能。
其中，如图3所示，数据准备层中三维装配作业指导书的制作流程，包括如下步骤：
7.1确定装配工艺方案和MBD装配数模：确定装配工艺方案包括装配顺序规划和装配路径规划，装配顺序规划结合模型几何结构采用人工指导拆卸方式得出最佳装配顺序，装配路径规划通过工艺工序拟定工艺路线，最终得出装配工艺方案，MBD装配数模由设计模型、注释和属性三部分内容构成，包含产品的设计信息、工艺信息和制造信息；
7.2创建装配视图：为工序和工步创建装配视图，装配视图代表视图区域内模型的快照，保存属性以及模型动画中所有可视零件，视图记录了照相机位置、爆炸视图里零件的位置以及视图区域的属性，根据需要调整视图视角，选择合适角度来清晰表达零部件信息；
7.3创建工艺图解：为已创建的装配视图创建工艺图解，在装配视图上添加尺寸信息、公差信息和注释信息，根据需要添加剖切面以观察内部结构，使用爆炸图或通过Digger功能在模型不同区域放大，剥落角色以查看内部结构，工艺图解创建后进行检查，包括视图完整性检查、正确性检查和视图的顺序检查，及时修改不当图解；
7.4制作装配动画：装配动画由消隐关键帧、视角关键帧、位置关键帧、热点关键帧、形状关键帧和剖切面关键帧形成，计算机自动插值完成中间状态的过渡变化，首先对装配零件分组，然后创建拆分动画，最后将拆分动画转化成装配动画并进行适当调整，装配动画的形式包括可执行程序、avi视频以及录屏软件录制视频；
7.5：输出三维装配作业指导书：三维装配作业指导书的输出是按照一定的布局对文字描述、工艺图解以及装配动画进行编排，并关联至对应的三维模型部件上。
如图4所示，数据准备层中三维模型轻量化的流程，包括如下步骤：
8.1统一模型的原点坐标；
8.2统一部件的编码和着色；
8.3规整模型的属性信息；
8.4几何转换和渲染处理；
8.5输出轻量化模型。
另外，在本实施例中，几何转换在微观层面的优化采用参数化几何描述，即通过参数化的方法进行构件的轻量化；在宏观层面的优化采用相似性图元合并，即保留某图元数据，对其他位置该图元直接进行引用并记录空间坐标；渲染处理在微观层面的优化采用多重LOD(Levels of Detail)，模型精细程度与距离相关，从而加速图元渲染速度，降低存储；在宏观层面的优化采用遮挡剔除和批量绘制方式，遮挡剔除只绘制可见的图元，减少渲染图元数量，批量绘制将具有相同状态的物体合并到一次绘制调用中，平衡CPU和GPU负载，提升渲染流畅度。
本发明三维装配作业指导书数据管理平台及其工作流程，实现了三维装配作业指导书以及轻量化三维模型的集中存储，避免了信息孤岛与文档丢失，实现了文档的同步变更与历史版本的统一；实现了三维装配作业指导书以及轻量化三维模型的关联与集中展示，实现了装配指导书与模型集成，提升了查询效率，同时更方便宣传与展示；规范了三维装配作业指导书的管理，包括业务发布流程、用户权限、变更与安全管理等；采用可视化程度更高、直观性更强的三维装配作业指导书取代传统的纸质二维装配工艺文件，提高了装配人员获取装配信息的效率；对三维模型进行了轻量化处理，轻量化的模型实现了模型展示和操作时的快速、流畅响应。
Claims (10)
1.一种三维装配作业指导书数据管理平台，包括数据准备层、数据层、应用层和表现层，其特征在于：所述数据准备层包括结合装配工艺方案和MBD装配数模制作三维装配作业指导书，并对三维模型进行轻量化处理；所述数据层由所述数据准备层生成的三维装配作业指导书数据和轻量化的三维模型数据组成；所述应用层包括业务管理模块、用户管理模块以及数据管理模块，所述业务管理模块包括对所述数据层的三维装配作业指导书进行发布流程管理、变更管理和进度管理，所述用户管理模块包括用户的权限管理，所述数据管理模块包括三维模型与三维装配作业指导书的展示、集中存储和安全管理；所述表现层实现基于所述应用层的集中展示。
2.根据权利要求1所述三维装配作业指导书数据管理平台，其特征在于：所述数据准备层中三维装配作业指导书的制作基于三维装配体的装配工艺方案和其MBD装配数模，确定装配视图以及工艺图解顺序，形成装配动画或爆炸视图文档，所述数据准备层还包括对三维模型进行轻量化处理。
3.根据权利要求1所述三维装配作业指导书数据管理平台，其特征在于：所述数据层中三维装配作业指导书数据包括装配动画、装配文档、装配质量和装配进度，轻量化的三维模型数据包括几何信息和属性信息，将三维装配作业指导书数据关联至相对应的轻量化的三维模型，关联方式包括手动关联和自动关联两种模式，自动关联的步骤为自动分类、检索、排序和关联。
4.根据权利要求1所述三维装配作业指导书数据管理平台，其特征在于：所述应用层中三维装配作业指导书的发布流程包括制作、录入、审核、批准和发布，且不同操作对应不同权限用户，所述应用层中用户管理模块还包括平台业务通知、新闻推送、收藏与空间管理，所述应用层中安全管理包括数据加密、日志审计、认证、备份与容灾。
5.根据权利要求1所述三维装配作业指导书数据管理平台，其特征在于：所述表现层包括分别基于B/S架构和C/S架构的PC平台，移动APP以及VR，包括三维模型的放大、缩小、平移、漫游、渲染、隐藏和剖切，以及三维装配动画的播放、暂停、倍速、放大和缩小。
6.一种如权利要求1所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，其特征在于：包括如下步骤：
6.1编制三维装配作业指导书和轻量化三维模型；
6.2关联三维装配作业指导书至对应的三维模型；
6.3将三维装配作业指导书和三维模型上传至三维装配作业指导书数据管理平台，实现发布业务管理、指导书与模型展示、数据集中存储、数据安全管理和用户服务管理功能。
7.根据权利要求6所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，其特征在于：所述数据准备层中三维装配作业指导书的制作流程，包括如下步骤：
7.1确定装配工艺方案和MBD装配数模：确定装配工艺方案包括装配顺序规划和装配路径规划，装配顺序规划结合模型几何结构采用人工指导拆卸方式得出最佳装配顺序，装配路径规划通过工艺工序拟定工艺路线，最终得出装配工艺方案，MBD装配数模由设计模型、注释和属性三部分内容构成，包含产品的设计信息、工艺信息和制造信息；
7.2创建装配视图：为工序和工步创建装配视图，装配视图代表视图区域内模型的快照，保存属性以及模型动画中所有可视零件，视图记录了照相机位置、爆炸视图里零件的位置以及视图区域的属性，根据需要调整视图视角，选择合适角度来清晰表达零部件信息；
7.3创建工艺图解：为已创建的装配视图创建工艺图解，在装配视图上添加尺寸信息、公差信息和注释信息，根据需要添加剖切面以观察内部结构，使用爆炸图或通过Digger功能在模型不同区域放大，剥落角色以查看内部结构，工艺图解创建后进行检查，包括视图完整性检查、正确性检查和视图的顺序检查，及时修改不当图解；
7.4制作装配动画：装配动画由消隐关键帧、视角关键帧、位置关键帧、热点关键帧、形状关键帧和剖切面关键帧形成，计算机自动插值完成中间状态的过渡变化，首先对装配零件分组，然后创建拆分动画，最后将拆分动画转化成装配动画并进行适当调整，装配动画的形式包括可执行程序、avi视频以及录屏软件录制视频；
7.5：输出三维装配作业指导书：三维装配作业指导书的输出是按照一定的布局对文字描述、工艺图解以及装配动画进行编排，并关联至对应的三维模型部件上。
8.根据权利要求6所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，其特征在于：所述数据准备层中三维模型轻量化的流程，包括如下步骤：
8.1统一模型的原点坐标；
8.2统一部件的编码和着色；
8.3规整模型的属性信息；
8.4几何转换和渲染处理；
8.5输出轻量化模型。
9.根据权利要求8所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，其特征在于：几何转换在微观层面的优化采用参数化几何描述，即通过参数化的方法进行构件的轻量化；在宏观层面的优化采用相似性图元合并，即保留某图元数据，对其他位置该图元直接进行引用并记录空间坐标。
10.根据权利要求9所述三维装配作业指导书数据管理平台的工作流程，其特征在于：渲染处理在微观层面的优化采用多重LOD(Levels of Detail)，模型精细程度与距离相关，从而加速图元渲染速度，降低存储；在宏观层面的优化采用遮挡剔除和批量绘制方式，遮挡剔除只绘制可见的图元，减少渲染图元数量，批量绘制将具有相同状态的物体合并到一次绘制调用中，平衡CPU和GPU负载，提升渲染流畅度。
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