摘 要(参考).docxVIP

摘要对于大型复杂产品，尤其像CRH3动车组这样的产品来说，其结构复杂，模块类型众多，零部件数量庞大。如果仅仅通过基于图纸、工艺卡、CAD模型的传统装配方式实施动车组装配和检修不但效率低、周期长，而且难于理解、容易出错，无法快速响应动车组制造企业、检修基地大批量产品装配和检修作业要求。因此，大型复杂产品的传统装配方式必须更新，应引入虚拟装配技术来解决传统装配方式的上述问题。虽然虚拟装配技术在装备制造业应用了许多年，但是在目前企业应用环境下，面对CRH3动车组大型复杂产品模型，传统虚拟装配技术仍存在模型导入速度慢、装配仿真显示刷新率低、生成装配过程效率低、模型和各种装配信息无关联和无法查询装配相关信息等问题，其滞后的功能无法满足CRH3动车组的装配及检修的需要。为改变现状，本文将以CRH3动车组结构关系最复杂、检修要求最高的典型重要部件：高速转向架作为研究对象，开展面向装配和检修的大型复杂产品虚拟装配关键技术研究。所研究技术同样可适用于动车组其他部件，以及其他各种大型复杂产品的虚拟装配。论文首先在查阅了大量文献基础上，对传统装配方式、传统虚拟装配系统存在的问题进行总结和归纳。然后，针对这些问题，结合CRH3转向架装配及检修特点，围绕虚拟装配的装配建模、模型优化与渲染优化、顺序规划及路径生成、人机交互装配、虚拟装配信息集成这五个关键技术进行系统和深入的研究。最后，在对这些关键技术研究的基础上，提出了基于信息集成的虚拟装配技术，并基于该技术开发了一个面向装配和检修的虚拟装配系统。目前，该系统已经成功运用于CRH3转向架的装配和检修过程中。系统的应用不仅提高了装配和检修人员的装配及检修效率，减少了装配及检修作业中的出错率，而且提升了工艺、装配和检修人员对复杂产品的熟悉程度和理解速度，降低了培训成本。归纳起来，论文的主要研究内容与成果如下： 1. 研究了虚拟装配环境下的大型复杂产品模型建模技术。在对己有虚拟装配模型研究的基础上，分别指出己有模型的优缺点，提出了基于扩展节点场景图的虚拟装配模型，为实现虚拟装配环境下交互式装配和拆卸操作提供了基础支持。 2. 研究了复杂产品模型优化技术和渲染优化技术。针对模型导入速度慢，显示效率低的问题，在分析了常用模型简化算法的基础上，采用边折叠的算法进行简化模型；采用共享子节点和基于装配体中心点的LOD模型方式优化了模型组织；提出了一种针对复杂模型虚拟装配的快速渲染优化方法，提高了虚拟装配仿真的的绘制速度。 3. 研究了虚拟环境下的装配顺序规划和路径仿真。给出了可视化BOM映射模型，提出了可视化BOM的交互式快速生成装配仿真过程方法。为进一步加快生成装配过程的速度，获得更优化的结果，还研究了基于蚁群算法的虚拟装配交互式装配规划方法。 4. 研究了对虚拟装配进行信息集成的方法。提出了基于装配对象的信息层次模型，在根据该模型对虚拟装配过程中产生的信息、仿真类数据进行有效表达的基础上，利用三维模型、XML技术、数据库技术，实现了信息文件、仿真结果的灵活定制、动态生成。 5. 设计并开发了基于信息集成的、面向装配和检修的CRH3转向架虚拟装配系统。讨论了虚拟装配系统B/C/S三层体系结构，给出了系统总体框架结构、系统内部的模块设置及工作流程并最终进行了系统实现。该系统已成功运用于CRH3动车组转向架装配和检修过程中，受到用户好评，并在2009年获得大连市科技进步一等奖。本课题得到了铁道部科技研究开发计划项目（2008J012-C），辽宁省教育厅高等学校科研项目计划项目（2009T011）的资助。关键词： 虚拟装配；信息集成；渲染优化；序列规划；装配仿真；可视化BOMAbstractLarge complex product, especially such as the CRH3 EMU product, has a complex structure, differenttypes of modules and a large number of parts and assemblies.InCRH3 EMU assembly and maintenance process, if only usingthe traditional assembly methods based on 2D mechanicaldrawings, process cards, CAD models, it will not only be low efficiency, long cycle, but also difficult to understand, easy to make mistakes andcan notrespond to mass EMU product manufactu