虚拟装配过程中不确定性因素分析.docx

PAGE 1 PAGE 1 虚拟装配过程中不确定性因素分析  本文简要分析了目前虚拟装配存在的问题，从实际装配中暴露的问题动身，对影响产品装配质量因素进行分析。重点分析了产品、资源、人员中不确定性因素，分析了这些不确定性因素对装配性评价的影响，探讨了针对这些不确定因素的解决思路。基此给出了虚拟装配技术的发展趋势及下一步研究工作。该研究工作为确定虚拟装配技术的研究方向以及增加其工业级别应用奠定基础。  0引言  为了在产品设计阶段就对产品装配性能进行评估与验证，近年来提出了基于数字样机的虚拟装配技术来解决装配性评估、优化和验证问题，即使用虚拟现实(VirtualReality，VR)技术，在虚拟现实环境中建立与实物样机相似的数字样机，设计人员可以进入到虚拟环境中，对虚拟产品进行装配，这样部件的可装配性、部件的可达性、部件安排空间的合理性、装配工具和装配工艺等信息均能进行评估，并能给出装配模拟过程中的相关数据，据此指导或改进产品设计、工装设计和装配工艺，同时辅助人员培训、产品沉浸展示等，达到评估实物样机的装配性目的。但是，目前以基于数字样机的虚拟装配技术研究中主要还存在下几个方面问题：  1)目前虚拟装配模型中的零件信息、装配关系仍以几何信息为主，在虚拟装配过程中是通过实时碰撞检测与响应来检查产品的可装配性，其实质是基于几何模型的虚拟装配。而产品装配/修理不仅与产品构形（即几何信息）有关，而且与产品质量、质心、转动惯量、摩擦系数和外力等物理属性亲密相关；  2)基于几何模型的装配模拟方法得到的是一种理论可行的结果，没有考虑实际操作过程中动作和路径的不稳定性等因素，而这些因素会导致组件被刮擦、质心偏移和干涉等问题；  3)目前虚拟装配研究中对产品考虑较多，而实际装配时，除产品本身外，还与装配人员、装配工艺和装配环境亲密相关；只有综合考虑这些因素的虚拟装配，才能反映实际操作过程中产品可装配性、装配工艺合理性、装配工具可达性和人机功效等问题；  4)目前虚拟现实环境没有供应友好、真实人机接口，如缺乏模拟真实操作作用力的力生成与反馈设备，导致操作人员难以在虚拟现实环境下进行装配和修理作业，从而影响其对产品装配和修理模拟的逼真程度和评估的有效性。  1影响产品装配质量因素  产品的装配质量是指按装配工艺所得到的产品的功能性和可用性，即对设计要求的符合程度，它由装配过程打算，而设计过程和制造过程通过影响装配过程而显著影响产品的装配质量。实际产品装配中暴露的问题如下：  1)工装问题：由于产品尺寸公差设计不当，导致工装不能正常使用；  2)装配协作问题：弹簧与装配体协作过紧，螺纹孔深度不够问题，导致连接不紧；  3)装配干涉问题：螺纹与螺柱干涉，刚性件与电缆干涉，导致电缆保护层破损，电缆插头卡子根部断裂；  4)电缆装配：自由电缆长度确定不合适、预留空间不合理；  5)视觉不可达性问题：由于不能观察装配体或装配工具，很难完成规定操作；  6)力的要求：对装配力大小有严格要求的装配操作，没有选用测力装置，造成装配力大小掌握不当，严重影响装配体质量。  在实际装配过程中暴露的装配问题，反映了在装配设计时没充分考虑产品、装配资源、装配工艺和装配人员因素的影响。产品装配质量不仅与产品亲密相关，而且与装配资源、装配工艺、人的因素亲密相关，考虑装配四要素影响产品装配质量的因素组成见图1。 图1影响产品质量因素组成 本文简要分析了目前虚拟装配存在的问题，从实际装配中暴露的问题动身，对影响产品装配质量因素进行分析。重点分析了产品、资源、人员中不确定性因素，分析了这些不确定性因素对装配性评价的影响，探讨了针对这些不确定因素的解决思路。基此给出了虚拟装配技术的发展趋势及下一步研究工作。该研究工作为确定虚拟装配技术的研究方向以及增加其工业级别应用奠定基础。  0引言  为了在产品设计阶段就对产品装配性能进行评估与验证，近年来提出了基于数字样机的虚拟装配技术来解决装配性评估、优化和验证问题，即使用虚拟现实(VirtualReality，VR)技术，在虚拟现实环境中建立与实物样机相似的数字样机，设计人员可以进入到虚拟环境中，对虚拟产品进行装配，这样部件的可装配性、部件的可达性、部件安排空间的合理性、装配工具和装配工艺等信息均能进行评估，并能给出装配模拟过程中的相关数据，据此指导或改进产品设计、工装设计和装配工艺，同时辅助人员培训、产品沉浸展示等，达到评估实物样机的装配性目的。但是，目前以基于数字样机的虚拟装配技术研究中主要还存在下几个方面问题：  1)目前虚拟装配模型中的零件信息、装配关系仍