CN112307595B - 一种分区域的装配仿真模型构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装配工艺仿真技术领域，特别是涉及一种分区域的装配仿真模型构建方法，包括空间舱位模型构建、数字样机结构树构建、产品数字样机三维模型加载和产品三维数字模型的空间舱位信息的计算。通过本方法，能有效解决无法针对具体区域完全加载仿真模型的问题，并且能够根据预先设定的空间舱位模型，快速筛选显示该舱位内所有零部件信息，便于进行工艺人员进行装配仿真分析，提高了装配仿真模型构建效率。

Description

一种分区域的装配仿真模型构建方法
技术领域
本发明涉及装配工艺仿真技术领域，特别是涉及一种分区域的装配仿真模型构建方法。
背景技术
先进制造企业已经完成了产品制造依据从二维图纸到三维数字模型的转变，三维数字模型最初只是简单作为产品生产制造的依据来使用。作为产品的零件生产单位，只需要打开单个的三维数字模型，查看相应注释信息，或开展工艺设计工作即可。随着产品的复杂程度、更新迭代速度越来越快，传统的制造方式已经不能满足需要。而三维数字模型也逐渐演变为数字样机(Digital Mock Up)，即通过一整套的数字化模型完成的表达产品的组成、结构和制造要求。更重要的是通过数字样机能够开展大量的装配、制造仿真工作，能够最大限度的降低实物制造过程中的风险并开展优化设计工作，避免在实物制造过程中出现问题而导致制造进度延期和质量问题。通过数字样机并开展装配仿真工作能够大大提升产品制造的效率、降低制造成本和风险。
但针对一类复杂产品如航空器、航天器，由于产品结构复杂、三维数字模型的数量极为庞大，一个典型的航空器全套三维数字模型的大小可达数十个G，这就导致在构建产品的数字样机时极为困难，受限于现有计算机处理速度和三维建模设计软件处理能力，几乎难以构建完整的产品数字样机。在实际生产过程中，往往不构建完整的数字样机，而是针对某一个或某几个具体结构或系统构建数字样机，并利用该数字样机开展装配仿真工作。采用这种方式也存在一定问题，因为未将产品三维数字模型加载完全，可能存在部分装配工艺问题无法发现，而在实物制造过程中暴露，从而影响产品制造过程。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种分区域的装配仿真模型构建方法，能有效解决无法针对具体区域完全加载仿真模型的问题，并且能够根据预先设定的空间舱位模型，快速筛选显示该舱位内所有零部件信息，便于进行工艺人员进行装配仿真分析，提高了装配仿真模型构建效率。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.构建空间舱位模型；
b.构建数字样机结构树，加载结构层级信息；
c.逐步加载产品数字样机三维模型；
d.计算产品三维数字模型的空间舱位信息；
e.按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息。
所述空间舱位模型包括若干子模型，所述子模型分别用于代表产品中在空间和功能上相对独立的一块区域。
所述步骤c中逐步加载产品数字样机三维模型具体指：加载时以产品结构功能划分，分系统、分层级逐步加载，每次仅加载产品数字样机中的一部分。
所述步骤d中计算产品三维数字模型的空间舱位信息具体包括以下步骤：
d1.利用三维建模软件的碰撞检测或干涉检查功能，在产品数字样机和空间舱位模型之间进行碰撞检测或干涉检查计算，得到二维矩阵，所述矩阵的横向和纵向分别为空间舱位子模型和产品三维数字模型；
d2.计算产品三维数模与空间舱位模型间的空间重叠信息，并在二维矩阵对应位置进行标记；
d3.记录产品三维数字模型空间舱位信息：将上述二维矩阵内的信息转换为可记录和查询的数据，每一条数据对应产品中的一个三维数字模型；
d4.汇总产品三维数字模型空间舱位信息。
所述步骤e中按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息具体包括以下步骤：
e1.选择设定需要构建装配仿真模型的空间舱位；
e2.查询产品三维数字模型的空间舱位信息；
e3.在该空间舱位信息中筛选对应舱位内的所有三维模型信息，并依次显示。
所述步骤d3中的数据包括三维数模编号、三维数模绝对路径信息和三维数模空间舱位信息。
当同一层级下出现多个相同的三维数模时，用编码进行区分。
当汇总产品三维数字模型空间舱位信息时，采用协同分布的方式进行产品三维数字模型空间舱位信息计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、本发明公开了一种分区域的装配仿真模型构建方法，针对复杂产品如航空器、航天器等，在进行装配仿真时，能够根据预先设定的空间舱位模型，可快速筛选显示该舱位内所有零部件信息，便于工艺人员进行装配仿真分析，提高了装配仿真模型构建效率。
2、本方法中，产品的每个数字模型中都对应设有一条可供记录和查询的数据，数据中含有区域信息，通过选择空间舱位，再查询产品三维数字模型的空间舱位信息即可筛选出三维数模信息，能够大幅减少工艺人员手工筛选三维数模信息工作量，降低错误率，便于更好的维护构建出来的产品数字样机结构。并且通过构建完成的数字样机，能够开展装配仿真工作，降低实物制造过程中的风险。
3、本方法中，产品三维数字模型更改后，能够快速进行更新，保证数据源的唯一性。
4、本方法中，构建数字样机结构树，只加载结构层级信息，在加载产品三维数字模型时，可以根据软硬件配置水平加载显示产品三维数字模型，分系统、分层级逐步加载，每次仅加载产品数字样机中的一部分，循序渐进，构建产品的数字样机更加容易，能构建完整的产品数字样机。
5、当同一层级下出现多个相同的三维数模时，用编码进行区分，使得三维数模编号保持局部唯一即可，不要求全局唯一。
6、当汇总产品三维数字模型空间舱位信息时，采用协同分布的方式进行产品三维数字模型空间舱位信息计算，能避免复杂产品数字样机过于庞大，计算结果汇总效果不好甚至无法汇总的现象发生。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明中构建完成的空间舱位模型示意图，(其中，图中的101、102和103表示不同的空间舱位)；
图3为本发明中构建加载完毕的数字样机示意图；
图4为本发明中按照空间舱位显示的产品三维数字模型示意图；
具体实施方式
实施例1
作为本发明基础实施方式，本发明包括一种分区域的装配仿真模型构建方法，包括以下步骤：
a.构建空间舱位模型，在本实施例中，共有三个舱位，构建完成的空间舱位模型参见说明书附图2。
b.构建数字样机结构树，加载结构层级信息；
c.加载产品数字样机三维模型，根据计算机软硬件配置情况逐步加载产品数字样机，本例中产品数字样机规模较小，因此可以完全加载，在本实施例中构建加载完毕的数字样机可以参照说明书附图3。
d.计算产品三维数字模型的空间舱位信息：利用三维建模软件的碰撞检测和干涉检查功能，计算产品三维数模与空间舱位模型间的空间重叠信息，计算结果如下表所示：
Figure BDA0002693804590000041
Figure BDA0002693804590000051
Figure BDA0002693804590000061
Figure BDA0002693804590000071
e.按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息，按照选定的空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息，本例中按101舱位，显示结果参照说明书附图4。
实施例2
作为本发明一较佳实施方式，参照说明书附图1，本发明包括一种分区域的装配仿真模型构建方法，具体包括以下步骤：
a.判断是否构建空间舱位模型；若是，进入步骤b，若否，则构建空间舱位模型后进入步骤b；
b.判断是否构建数字样机结构树，若是，进入步骤c，若否，则构建数字样机结构树后进入步骤c；其中，在构建数字样机结构树时，只加载结构层级信息；
c.逐步加载产品数字样机三维模型；
d.判断产品三维数字模型的空间舱位信息是否计算，若是，进入步骤e，若否，计算产品三维数字模型的空间舱位信息后进入步骤e；
e.按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息，具体为：设置需要进行装配仿真模型的空间舱位，查询产品三维数字模型的空间舱位信息，筛选显示对应空间舱位内所有三维数模。
其中，步骤d中计算产品三维数字模型的空间舱位信息具体包括：
d1.利用三维建模软件的碰撞检测或干涉检查功能，在产品数字样机和空间舱位模型之间进行碰撞检测或干涉检查计算，得到二维矩阵，所述矩阵的横向和纵向分别为空间舱位子模型和产品三维数字模型；
d2.计算产品三维数模与空间舱位模型间的空间重叠信息，并在二维矩阵对应位置进行标记；
d3.记录产品三维数字模型空间舱位信息：将上述二维矩阵内的信息转换为可记录和查询的数据，每一条数据对应产品中的一个三维数字模型；
d4.汇总产品三维数字模型空间舱位信息。
实施例3
作为本发明最佳实施方式，本发明包括一种分区域的装配仿真模型构建方法，具体包括以下步骤：
a.构建空间舱位模型，空间舱位模型由一系列子模型构成，每一个子模型代表产品中在空间和功能上相对独立的一块区域。
b.构建数字样机结构树，根据产品功能和结构划分逐级构建数字样机结构树，构建数字样机结构树时仅加载结构层级信息，不加载显示产品具体三维数字模型。
c.加载产品数字样机三维模型，根据软硬件配置水平加载显示产品三维数字模型，加载时以产品结构功能划分，分系统、分层级逐步加载，每次仅加载产品数字样机中的一部分。
d.计算产品三维数字模型的空间舱位信息，使用三维建模软件的碰撞检测或干涉检查功能，在产品数字样机和空间舱位模型之间进行碰撞检测或干涉检查计算，计算结果为一个二维矩阵，矩阵的横向和纵向分别为空间舱位子模型和产品三维数字模型，如果产品三维数字模型与某一个或某几个空间舱位子模型在空间上存在重叠，则在二维矩阵对应位置进行标记。
记录产品三维数字模型空间舱位信息，将上述二维矩阵内的信息转换为可记录和查询的数据，每一条数据对应产品中的一个三维数字模型，数据中应包含如下字段：
①三维数模编号：
该编号不要求全局唯一，但要求局部唯一，即在同一层级下出现多个相同的三维数模时要用编码进行区分。
②三维数模绝对路径信息：
该信息是指三维数模从根节点到叶子节点的绝对路径信息，该信息唯一标识了每一个三维数模
③三维数模空间舱位信息：
该信息表示三维数模与那些空间舱位在空间上存在重叠，单个三维模型可能与一个或多个空间舱位存在重叠，将这些舱位的编号依次写入该字段。
汇总产品三维数字模型空间舱位信息，由于复杂产品数字样机过于庞大，可采用协同分布的方式进行产品三维数字模型空间舱位信息计算，只需要保证产品数字样机的数据源唯一，就能够对计算结果进行汇总。
e.按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息。
选择设定需要构建装配仿真模型的空间舱位，根据装配仿真需要，选择一个或多个空间舱位子模型。针对选择的上述一个或多个空间舱位，在数据源中筛选对应舱位内的所有三维模型信息，并依次进行显示。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
a. 构建空间舱位模型；
b. 构建数字样机结构树，加载结构层级信息；
c. 逐步加载产品数字样机三维模型；
d. 计算产品三维数字模型的空间舱位信息；
e. 按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息；
所述步骤d中计算产品三维数字模型的空间舱位信息具体包括以下步骤：
d1. 利用三维建模软件的碰撞检测或干涉检查功能，在产品数字样机和空间舱位模型之间进行碰撞检测或干涉检查计算，得到二维矩阵，所述矩阵的横向和纵向分别为空间舱位子模型和产品三维数字模型；
d2. 计算产品三维数模与空间舱位模型间的空间重叠信息，并在二维矩阵对应位置进行标记；
d3. 记录产品三维数字模型空间舱位信息：将上述二维矩阵内的信息转换为可记录和查询的数据，每一条数据对应产品中的一个三维数字模型；
d4. 汇总产品三维数字模型空间舱位信息。
2.根据权利要求1所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：所述空间舱位模型包括若干子模型，所述子模型分别用于代表产品中在空间和功能上相对独立的一块区域。
3.根据权利要求2所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：所述步骤c中逐步加载产品数字样机三维模型具体指：根据软硬件配置水平加载显示产品三维数字模型，加载时以产品结构功能划分，分系统、分层级逐步加载，每次仅加载产品数字样机中的一部分。
4.根据权利要求1所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：所述步骤e中按照空间舱位筛选显示产品三维数字模型信息具体包括以下步骤：
e1. 选择设定需要构建装配仿真模型的空间舱位；
e2. 查询产品三维数字模型的空间舱位信息；
e3. 在该空间舱位信息中筛选对应舱位内的所有三维模型信息，并依次显示。
5.根据权利要求1所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：所述步骤d3中的数据包括三维数模编号、三维数模绝对路径信息和三维数模空间舱位信息。
6.根据权利要求5所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：当同一层级下出现多个相同的三维数模时，用编码进行区分。
7.根据权利要求6所述的一种分区域的装配仿真模型构建方法，其特征在于：当汇总产品三维数字模型空间舱位信息时，采用协同分布的方式进行产品三维数字模型空间舱位信息计算。
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