專利名稱：虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種虛擬制造技術(shù)，尤其是一種虛擬裝配技術(shù)在電纜裝配設(shè)計中 的實現(xiàn)方法，具體地說是一種虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
機電產(chǎn)品通常包括機械系統(tǒng)部分和電氣系統(tǒng)部分，而電纜是電氣系統(tǒng)中傳輸電流 和信號的重要元器件，廣泛使用在武器設(shè)備、飛行器、汽車、計算機和家用電器等從軍用到 民用的機電產(chǎn)品中，而且隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展以及人們對電子產(chǎn)品需求的增強，電 纜的應(yīng)用更加廣泛。在這些機電產(chǎn)品的制造過程中，電纜的設(shè)計與裝配質(zhì)量已成為影響整 個產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。由于電纜種類繁多，形態(tài)復(fù)雜，并且具有裝配空間小、裝配類 型多樣的特性，因此在實際裝配過程中極易造成錯裝、漏裝和發(fā)生干涉現(xiàn)象，而且給系統(tǒng)的 檢測和故障排查帶來諸多不便。此外，電纜布局的不合理常常會導(dǎo)致產(chǎn)品的重新設(shè)計，從而 造成極大的浪費。工程上，電纜裝配布線一般采用柔性電纜代替真實電纜，對產(chǎn)品實物進行 模裝試驗，進而確定電纜路徑長度和電纜網(wǎng)的捆扎方式等，這種制造方式效率低下，產(chǎn)品開 發(fā)成本高，因此如何在虛擬環(huán)境下快速有效地進行電纜裝配過程仿真，從而提高實際裝配 效率和質(zhì)量，已經(jīng)成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。虛擬制造技術(shù)的提出為上述問題提供了一個良好的解決辦法。虛擬制造技術(shù)是在 一個統(tǒng)一模型之下對產(chǎn)品制造過程進行集成，它將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成 在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上。它從根本上改變了設(shè)計、試制、修改 設(shè)計、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。而虛擬裝配技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，而不需要對產(chǎn)品或 者支持過程進行物理實現(xiàn)，通過分析、建模、可視化、數(shù)據(jù)表示等進行或者輔助進行裝配相 關(guān)的工程決策，是虛擬制造技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一。利用虛擬制造技術(shù)，在產(chǎn)品進入加工 裝配環(huán)節(jié)之前，首先在虛擬制造環(huán)境中生成數(shù)字化模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理模型進行試驗，對 其性能和可制造性進行預(yù)測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成 本，提高企業(yè)快速響應(yīng)市場變化的能力。作為虛擬制造的支撐技術(shù)，CAD技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，而且很多商 用CAD軟件如Pro/E、UG、CATIA等都提供了電纜的三維造型功能，使得產(chǎn)品設(shè)計周期和成 本在產(chǎn)品制造過程中所占的比例越來越小。而產(chǎn)品裝配作為機械制造過程中的一個重要環(huán) 節(jié)，由于在虛擬裝配技術(shù)相對于虛擬制造的其他技術(shù)而言發(fā)展滯后，很難在實際的生產(chǎn)中 展開應(yīng)用，因此造成裝配環(huán)節(jié)的成本和周期在產(chǎn)品制造過程中所占比例越來越大。目前的 研究主要集中在針對機電產(chǎn)品機械系統(tǒng)部分的虛擬裝配技術(shù)的實現(xiàn)上，研究對象基本上為 剛體零件，而對于電氣系統(tǒng)的虛擬裝配技術(shù)，尤其是對電纜等柔性體的虛擬裝配技術(shù)開展 的研究并不多，已有的研究是將電纜用離散的圓柱體表示，并使用球體連接各段的圓柱體 形成電纜，電纜的形態(tài)變化通過控制球體的位置來實現(xiàn)，這種方法無法準確地描述電纜的 物理屬性，因此難以準確模擬裝配過程和對可裝配性進行評價和預(yù)測。據(jù)申請人所知，目前 尚無一個系統(tǒng)的，針對電纜在虛擬環(huán)境下實時展示其物理屬性的，用于虛擬裝配技術(shù)的技術(shù)方法可供人們借鑒使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前作為柔性體的電纜裝配主要采用圓柱體離散和球體控 制難以準確描述電纜的物理屬性，因此無法實現(xiàn)虛擬環(huán)境下的裝配仿真和預(yù)測導(dǎo)致生產(chǎn)成 本難以下降的問題，發(fā)明一種在虛擬環(huán)境下根據(jù)設(shè)計方案建立可柔性變形，但是不改變電 纜長度的電纜裝配模型，以便于對電纜布線設(shè)計進行驗證、結(jié)合CAD技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和 計算機圖形學(xué)對電纜模型進行信息讀取、重構(gòu)和物理特性的運動仿真的虛擬裝配環(huán)境下柔 性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法，其特征是它包括以下步驟首先，在三維CAD軟件中對電纜布線設(shè)計出電纜裝配模型，通過CAD軟件二次開發(fā) 接口程序讀取電纜裝配模型的設(shè)計信息并同步將電纜裝配模型進行三角網(wǎng)格化，生成WRL 格式的中性文件；所述的電纜裝配模型包括電纜分支模型和電連接器模型，WRL格式下的 電纜分支模型由一系列三角面片分割的圓柱面連接組成，圓柱面之間的連接面為圓截面， 圓周上分布一系列組成圓柱面的三角面片頂點；其次，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下進行以下電纜裝配模型數(shù)據(jù)的預(yù)處理通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接 口程序讀取WRL格式的電纜分支模型文件，建立三角面片和圓柱面的映射關(guān)系，并生成各 圓截面的中心點集合，同時建立各中心點與分布在圓截面上的點集的映射關(guān)系，然后通過 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序讀取所述的WRL格式的電連接器模型文件，建立三角面片和約束幾何面 之間的映射關(guān)系；第三，為電纜分支模型加載質(zhì)點彈簧系統(tǒng)來實現(xiàn)電纜分支模型在裝配過程中具 有物理真實感的柔性變形，步驟如下依次將每個圓截面的中心點作為質(zhì)點，并設(shè)置質(zhì)點 編號、質(zhì)量、位置、速度、合力值和是否可動；依次在相鄰的圓截面間加載彈簧，將兩圓截面 的中心點作為彈簧連接的兩個質(zhì)點，設(shè)置彈簧編號、原長、最大伸縮率、彈性系數(shù)和阻尼系 數(shù)；第四，建立電纜裝配模型的層次包圍盒用于裝配仿真過程的實時碰撞檢測，步 驟分別如下對于電纜分支模型，根據(jù)其三角面片模型生成坐標(biāo)軸軸向包圍盒(AABB， Axis-aligned Bounding Box)的層次包圍盒用于與其他物體的碰撞檢測，依次以圓截面中 心點為圓心，圓截面半徑為半徑生成包圍球用于自碰撞檢測；對于電連接器模型，根據(jù)其三 角面片模型生成方向包圍盒(OBB，Oriented Bounding Box)的層次包圍盒；第五，根據(jù)各電纜分支和電連接器之間的拓撲關(guān)系和相對位置信息，將電連接器 和電纜分支裝配成為一個整體，并在裝配過程中保持電連接器和電纜分支連接處的相對位 置不變；第六，在虛擬環(huán)境下對裝配場景進行渲染，通過抓取電纜分支或者抓取電連接器 的裝配運動控制方式，對電纜裝配模型進行布線裝配操作抓取電纜分支運動到固定點位置，將離固定點最近的質(zhì)點屬性設(shè)置為不可動，重 復(fù)此操作，實現(xiàn)逐步固定各段電纜分支；抓取電連接器運動到目標(biāo)電連接器附近，通過約束識別到插入配合操作，將電連接器精確定位到目標(biāo)裝配位置；從而完成對整段電纜的可裝配性驗證。所述的設(shè)計信息為一系列描述電纜模型分支數(shù)目、各分支拓撲關(guān)系、各分支直徑、 最小彎曲半徑、顏色和描述電連接器配合約束信息以及電連接器和各電纜分支拓撲關(guān)系和 相對位置信息的集合，所述的配合約束信息包括約束幾何面、約束類型、特征值。所述的裝配運動控制方式有兩種一種是以電纜整體為裝配對象進行平移和旋轉(zhuǎn) 操作；一種是抓取電連接器時，根據(jù)電連接器的位置和運動速度計算與該電連接器端口相 連的電纜分支圓截面質(zhì)點的位置和運動速度，或者抓取電纜分支時，獲取離抓取位置最近 的圓截面質(zhì)點位置和運動速度，并根據(jù)電纜分支所建立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)迭代計算每個可動 質(zhì)點的所受合力、加速度、速度及下一幀的可能位置，同時進行自碰撞檢測和其他物體之間 的碰撞檢測及響應(yīng)，根據(jù)相鄰兩個質(zhì)點的位置計算矢量Vl，旋轉(zhuǎn)質(zhì)點所對應(yīng)的圓截面使得 圓截面的法向矢量v和Vl重合，并更新電纜分支的AABB層次包圍盒，這樣電纜分支模型在 運動控制力、重力的作用下，在裝配過程中根據(jù)所建立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)可模擬電纜的柔性 變形仿真。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明直接采用電纜的設(shè)計信息，在不改變電纜設(shè)計參數(shù)的前提下解決了目前電 纜裝配工藝設(shè)計及驗證嚴重依賴物理模型的缺點，具有模型準確、直觀性、交互性好的特 點，可以顯著提高產(chǎn)品裝配設(shè)計的效率并減少設(shè)計成本。


圖1是電纜分支模型在虛擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)表達示意圖。圖2是電連接器模型在虛擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)表達示意圖。圖3是電纜裝配模型幾何模型虛擬環(huán)境下的渲染圖和線框圖。其中⑴為電纜裝配模型的渲染圖，⑵為電纜裝配模型的線框圖，(3)為電纜分支模型的細節(jié)示意圖。圖4是電纜分支模型質(zhì)點彈簧系統(tǒng)的示意圖。其中mi表示第i個質(zhì)點，Si表示第i個彈簧，Vi表示第i個圓截面的法向矢量。圖5是虛擬環(huán)境下電纜裝配模型的預(yù)處理流程示意圖。圖6是虛擬環(huán)境下控制電纜運動的流程示意圖。圖7為不考慮重力的可柔性變形電纜的裝配場景。圖8為電連接器在軸孔約束下進行運動導(dǎo)航的裝配。圖9為電纜裝配模型最終的裝配姿態(tài)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1-6所示。一種虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法，其特征是它包括以下步驟首先，在三維CAD軟件中對電纜布線設(shè)計出電纜裝配模型，通過CAD軟件二次開發(fā) 接口程序讀取電纜裝配模型的設(shè)計信息。然后將電纜裝配模型三角網(wǎng)格化，生成WRL格式的中性文件。所述的電纜裝配模型包括電纜分支模型和電連接器模型，WRL格式下的電纜 分支模型由一系列三角面片分割的圓柱面連接組成，圓柱面之間的連接面為圓截面，圓周 上分布一系列組成圓柱面的三角面片頂點。其中電纜分支和電連接器幾何模型示意圖如圖 3所示。所述的設(shè)計信息為一系列描述電纜模型分支數(shù)目、各分支拓撲關(guān)系、各分支直徑、 最小彎曲半徑、顏色和描述電連接器配合約束信息以及電連接器和各電纜分支拓撲關(guān)系和 相對位置信息的集合。所述的配合約束信息包括約束幾何特征(點、線、平面、圓柱面、錐面 等)、約束類型(對齊、貼合、插入等)、特征值(距離、直徑)等。其次，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下進行以下電纜裝配模型數(shù)據(jù)的預(yù)處理通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接 口程序讀取所述的WRL格式的電纜分支模型文件，建立三角面片和圓柱面的映射關(guān)系，并 生成各圓截面的中心點集合，同時建立各中心點與分布在圓截面上的點集的映射關(guān)系。然 后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序讀取所述的WRL格式的電連接器模型文件，建立三角面片和約束 幾何面之間的映射關(guān)系。所建立的電纜分支模型和電連接器模型表達的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1和 圖2所示。第三，為電纜分支模型加載質(zhì)點彈簧系統(tǒng)來實現(xiàn)電纜分支模型在裝配過程中具有 物理真實感的柔性變形，步驟如下依次將每個圓截面的中心點作為質(zhì)點，并設(shè)置質(zhì)點編 號、質(zhì)量、位置、速度、合力值和是否可動。依次在相鄰的圓截面間加載彈簧，將兩圓截面的 中心點作為彈簧連接的兩個質(zhì)點，設(shè)置彈簧編號、原長、最大伸縮率、彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)。質(zhì)點和彈簧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示class Massclass Spring{{public public int mID ；//質(zhì)點編號int sID ；//質(zhì)點編號float hhss ；//質(zhì)點質(zhì)量int _1，碰;//彈麵端質(zhì)點編號Vector3D pos ；// 質(zhì)點位置float length ； // 彈簧原長Vo:tar3D velocity;//質(zhì)點搬float ks,kd； //彈縣數(shù)廁系數(shù)Vector3D force ；//質(zhì)點所受合力float el ；//最大伸縮率B00L fix ；II 可動標(biāo)示}}第四，建立電纜裝配模型的層次包圍盒用于裝配仿真過程的實時碰撞檢測，步驟 分別如下對于電纜分支模型，根據(jù)其三角面片模型生成AABB層次包圍盒用于與其他物體 的碰撞檢測，依次以圓截面中心點為圓心，圓截面半徑為半徑生成包圍球用于自碰撞檢測。 對于電連接器模型，根據(jù)其三角面片模型生成0BB層次包圍盒。第五，根據(jù)各電纜分支和電連接器之間的拓撲關(guān)系和相對位置信息，將電連接器 和電纜分支裝配成為一個整體，并在裝配過程中保持電連接器和電纜分支連接處的相對位 置不變。第六，在虛擬環(huán)境下對裝配場景進行渲染，通過抓取電纜分支或者抓取電連接器 的裝配運動控制方式，對電纜裝配模型進行布線裝配操作抓取電纜分支運動到固定點位 置，將離固定點最近的質(zhì)點屬性設(shè)置為不可動，重復(fù)此操作，實現(xiàn)逐步固定各段電纜分支。
7抓取電連接器運動到目標(biāo)電連接器附近，通過約束識別到插入配合操作，將電連接器精確 定位到目標(biāo)裝配位置。由其可對整段電纜的可裝配性進行驗證。所述的裝配運動控制方式有2種一種是以電纜整體為裝配對象進行平移和旋轉(zhuǎn) 操作；一種是抓取電連接器時，根據(jù)電連接器的位置和運動速度計算與該電連接器端口相 連的電纜分支圓截面質(zhì)點的位置和運動速度，或者抓取電纜分支時，獲取離抓取位置最近 的圓截面質(zhì)點位置和運動速度，并根據(jù)電纜分支所建立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)迭代計算每個可動 質(zhì)點的所受合力、加速度、速度及下一幀的可能位置，同時進行自碰撞檢測和其他物體之間 的碰撞檢測及響應(yīng)，根據(jù)相鄰2個質(zhì)點的位置計算矢量^，旋轉(zhuǎn)質(zhì)點所對應(yīng)的圓截面使得圓 截面的法向矢量v和Vl重合，并更新電纜分支的AABB層次包圍盒，這樣電纜分支模型在運 動控制力、重力的作用下，在裝配過程中根據(jù)所建立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)可模擬電纜的柔性變 形仿真。其中質(zhì)點彈簧系統(tǒng)的計算步驟如下(1)初始化質(zhì)點和彈簧屬性，計算離抓取位置最近的質(zhì)點i的位置，如果質(zhì)點不可 動，則跳過；否則，則按照下式計算質(zhì)點i所受的合力& <formula>formula see original document page 8</formula>其中Fext為外力(重力、空氣阻力等)之和，kSi, i+J和kdi, i+J為質(zhì)點i和質(zhì)點i+j 之間的彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)，X,為質(zhì)點i的位置，V,為質(zhì)點i的速度。(2)計算質(zhì)點i的加速度<formula>formula see original document page 8</formula>(3)根據(jù)顯式歐拉積分法計算質(zhì)點i的速度Vi (t+h) = Vi (t) +Bih其中h為迭代步長。(4)計算質(zhì)點i下一步可能的位置Xi(t+h) = xi(t)+vi(t+h)h(5)對質(zhì)點i進行自碰撞檢測和與其他物體的碰撞檢測，如果發(fā)生碰撞，則回到原 來的位置；如果未發(fā)生碰撞，則將質(zhì)點i的位置更新。(6)根據(jù)矢量；^計算質(zhì)點i處圓截面的法向矢量的旋轉(zhuǎn)四元數(shù)Q，根據(jù)Q旋
轉(zhuǎn)圓截面上圓周上的所有點。更新電纜分支模型的AABB層次包圍盒并且渲染這一幀。(7)當(dāng)所有的質(zhì)點達到平衡，即位移小于預(yù)設(shè)值￡時，停止遍歷所有質(zhì)點；否則， 則繼續(xù)遍歷。下面結(jié)合一個實例作進一步的說明如圖7-9所示。首先在CAD設(shè)計環(huán)境下(Pro/Engineering Wildfire2. 0)打開電纜設(shè)計模型，點 擊根據(jù)二次開發(fā)接口函數(shù)開發(fā)的用戶定制菜單下的菜單項，讀取電纜設(shè)計信息并保存到 Microsoft Access數(shù)據(jù)庫中。并將設(shè)計模型面片化生成WRL格式的中性文件。
然后在虛擬環(huán)境中進行初始化操作讀取數(shù)據(jù)庫中的設(shè)計信息，并導(dǎo)入上述生成 的中性文件，對電纜分支模型和電連接器模型進行幾何模型、質(zhì)點彈簧模型、約束模型和碰 撞模型的構(gòu)建。然后對裝配場景進行渲染，電纜裝配模型進入待裝配狀態(tài)。不考慮重力的 可柔性變形電纜的裝配場景如圖7所示。通過虛擬手套、三維鼠標(biāo)、軌跡球等輸入設(shè)備抓取電纜裝配模型進行裝配操作，當(dāng) 抓取到電連接器模型進行裝配時，當(dāng)運動到目標(biāo)接插件附近時，可以通過約束捕捉以及運 動導(dǎo)航使電連接器裝配到目標(biāo)位置，同時電纜分支模型一起運動。電連接器在軸孔約束下 進行運動導(dǎo)航的裝配如圖8所示。當(dāng)抓取到電纜分支模型進行卡箍等固定操作時，電纜其 他部分可以隨著抓取部分柔性變形。電纜裝配模型最終的裝配姿態(tài)如圖9所示。
權(quán)利要求
一種虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法，其特征是它包括以下步驟首先，在三維CAD軟件中對電纜布線設(shè)計出電纜裝配模型，通過CAD軟件二次開發(fā)接口程序讀取電纜裝配模型的設(shè)計信息并同步將電纜裝配模型進行三角網(wǎng)格化，生成WRL格式的中性文件；所述的電纜裝配模型包括電纜分支模型和電連接器模型，WRL格式下的電纜分支模型由一系列三角面片分割的圓柱面連接組成，圓柱面之間的連接面為圓截面，圓周上分布一系列組成圓柱面的三角面片頂點；其次，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下進行以下電纜裝配模型數(shù)據(jù)的預(yù)處理通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序讀取WRL格式的電纜分支模型文件，建立三角面片和圓柱面的映射關(guān)系，并生成各圓截面的中心點集合，同時建立各中心點與分布在圓截面上的點集的映射關(guān)系，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序讀取所述的WRL格式的電連接器模型文件，建立三角面片和約束幾何面之間的映射關(guān)系；第三，為電纜分支模型加載質(zhì)點彈簧系統(tǒng)來實現(xiàn)電纜分支模型在裝配過程中具有物理真實感的柔性變形，步驟如下依次將每個圓截面的中心點作為質(zhì)點，并設(shè)置質(zhì)點編號、質(zhì)量、位置、速度、合力值和是否可動；依次在相鄰的圓截面間加載彈簧，將兩圓截面的中心點作為彈簧連接的兩個質(zhì)點，設(shè)置彈簧編號、原長、最大伸縮率、彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)；第四，建立電纜裝配模型的層次包圍盒用于裝配仿真過程的實時碰撞檢測，步驟分別如下對于電纜分支模型，根據(jù)其三角面片模型生成坐標(biāo)軸軸向包圍盒的層次包圍盒用于與其他物體的碰撞檢測，依次以圓截面中心點為圓心，圓截面半徑為半徑生成包圍球用于自碰撞檢測；對于電連接器模型，根據(jù)其三角面片模型生成方向包圍盒的層次包圍盒；第五，根據(jù)各電纜分支和電連接器之間的拓撲關(guān)系和相對位置信息，將電連接器和電纜分支裝配成為一個整體，并在裝配過程中保持電連接器和電纜分支連接處的相對位置不變；第六，在虛擬環(huán)境下對裝配場景進行渲染，通過抓取電纜分支或者抓取電連接器的裝配運動控制方式，對電纜裝配模型進行布線裝配操作抓取電纜分支運動到固定點位置，將離固定點最近的質(zhì)點屬性設(shè)置為不可動，重復(fù)此操作，實現(xiàn)逐步固定各段電纜分支；抓取電連接器運動到目標(biāo)電連接器附近，通過約束識別到插入配合操作，將電連接器精確定位到目標(biāo)裝配位置；從而完成對整段電纜的可裝配性驗證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的設(shè)計信息為一系列描述電纜模型分支 數(shù)目、各分支拓撲關(guān)系、各分支直徑、最小彎曲半徑、顏色和描述電連接器配合約束信息以 及電連接器和各電纜分支拓撲關(guān)系和相對位置信息的集合，所述的配合約束信息包括約束 幾何面、約束類型、特征值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的裝配運動控制方式有兩種一種是以 電纜整體為裝配對象進行平移和旋轉(zhuǎn)操作；一種是抓取電連接器時，根據(jù)電連接器的位置 和運動速度計算與該電連接器端口相連的電纜分支圓截面質(zhì)點的位置和運動速度，或者抓 取電纜分支時，獲取離抓取位置最近的圓截面質(zhì)點位置和運動速度，并根據(jù)電纜分支所建 立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)迭代計算每個可動質(zhì)點的所受合力、加速度、速度及下一幀的可能位置， 同時進行自碰撞檢測和其他物體之間的碰撞檢測及響應(yīng)，根據(jù)相鄰兩個質(zhì)點的位置計算矢量V1,旋轉(zhuǎn)質(zhì)點所對應(yīng)的圓截面使得圓截面的法向矢量V和V1重合，并更新電纜分支的AABB層次包圍盒，這樣電纜分支模型在運動控制力、重力的作用下，在裝配過程中根據(jù)所建 立的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)可模擬電纜的柔性變形仿真。
全文摘要
本發(fā)明針對電纜裝配工藝設(shè)計及驗證在虛擬制造領(lǐng)域應(yīng)用的需求，公開了一種虛擬裝配環(huán)境下柔性電纜裝配模型的實現(xiàn)方法，該方法將電纜裝配模型分為電纜分支模型和電連接器模型，通過CAD設(shè)計信息讀取，虛擬環(huán)境下模型信息構(gòu)建和實時裝配操作等步驟來實現(xiàn)。其中電纜分支模型可根據(jù)加載的質(zhì)點彈簧系統(tǒng)實現(xiàn)實時的柔性變形，并通過設(shè)置質(zhì)點的屬性來完成卡箍裝配的操作，電連接器模型可根據(jù)約束模型實現(xiàn)插接等電纜的裝配操作。該方法采用了電纜的設(shè)計信息，在不改變電纜設(shè)計參數(shù)的前提下解決了目前電纜裝配工藝設(shè)計及驗證嚴重依賴物理模型的缺點，具有模型準確、直觀性、交互性好的特點，可以顯著提高產(chǎn)品裝配設(shè)計的效率并減少設(shè)計成本。
文檔編號G06F17/50GK101799845SQ20101902612
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者左敦穩(wěn), 張丹, 李建平, 焦光明, 薛善良 申請人:南京航空航天大學(xué)