基于轻量化模型的三维装配工艺文件生成技术
面向三维装配工艺系统的CATIA模型信息提取与应用
面向三维装配工艺系统的CATIA模型信息提取与应用张金;邱金江【摘要】The tri-dimensional assembly process system is a hot trend in the development of CAPP, its primary source of basic data is information of three-dimensional CAD model. This paper focuses on the pivotal technic and difficulty of assembly information's extraction in CATIA which is commonly used in auto trade, describing how to apply CAA secondary development technology in depth, extract assembly information and use it to the three-dimensional assembly process system, and compile assembly process.%三维装配工艺系统是CAPP发展的一个热门趋势,其基础数据主要来源于三维CAD系统模型信息.针对汽车等行业常用的CATIA三维模型装配信息提取的关键技术与难点,介绍如何深入应用CAA二次开发技术,提取装配信息并应用于三维装配工艺系统,编制装配工艺.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2012(021)012【总页数】4页(P125-128)【关键词】三维装配;工艺系统;CATIA模型;信息提取【作者】张金;邱金江【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074;武汉开目信息技术有限责任公司,武汉430223;华中科技大学机械科学与工程学院,武汉430074【正文语种】中文在传统二维装配工艺系统中, 很难单纯用表格、文字、平面图片清楚地表达复杂装配工艺. 随着企业三维CAD(Computer Aided Design)软件的普及应用,基于三维的装配工艺系统可以很好解决这个问题[1].在三维环境下动态地演练装配过程, 并进行实时干涉检查, 可以帮助工艺设计者直观地看到装配的可行性. 生成的装配仿真动画可以直观地指导工人进行装配活动.三维装配工艺系统是 CAPP(Computer Aided Process Planning, 计算机辅助工艺规划)发展的一个热门趋势, 在学术界已有研究, 但尚无研发单位真正将其产品化并推广应用. CATIA (Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application)是 Dassualt Systems公司开发的三维 CAD软件, 多用于大型复杂的产品设计, 广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子等各种行业. 但其二次开发技术CAA(Component Application Architecture,组件应用架构)入门困难, 相关资料又较少[2]. CATIA面向三维装配工艺系统集成时要用到的标注信息、约束信息等特殊装配信息的提取方法, 更是无相关参考资料可以借鉴. 本文结合武汉开目信息技术有限责任公司自主研发的开目三维装配工艺规划软件(KM3DCAPP-A, 被国家科技部认定为“国家重点新产品”), 分析三维装配工艺系统所需的CATIA三维模型装配信息, 介绍通过CATIA二次开发技术CAA提取 CATIA模型装配信息的方法, 并将提取出来的CATIA模型装配信息应用于KM3DCAPP-A中, 生成“三维装配工艺文件”并提供现场装配指导.1 三维装配工艺系统需要的模型信息三维装配工艺规划系统的装配工艺规划过程包括有装配结构管理、装配过程规划、装配干涉检测等几项工作, 这些工作均需要CATIA模型提供相关的装配信息.在装配模型结构管理中, 首先必须引入CATIA的产品设计模型, 展示其产品结构树,然后根据产品装配的工艺性要求, 将设计产品结构(设计 BOM)调整为满足装配工艺要求的工艺产品结构(装配 BOM), 为规划装配工序、每一个装配工序的装配工步奠定基础.因此在三维装配工艺规划系统的三维模型引入中需要引入CATIA模型的产品结构树——设计BOM.装配过程规划是装配工艺设计的核心. 根据CATIA模型提供的结构信息, 采用几何推理和人工指导拆卸相结合的方法进行装配序列规划, 得到产品的最佳装配顺序. 因此在三维模型引入中需要引入CATIA模型的结构信息.在装配干涉检测中, 提供了干涉检查、装配尺寸链计算等装配过程检查功能. 在装配或拆卸仿真的过程中, 需要检查被装配的零部件和其他零部件之间是否有干涉, 并出具干涉检查报告, 因此在三维模型引入中需要引入CATIA模型的结构信息、尺寸信息. 装配尺寸链计算要求引入 CATIA产品模型中相关的公差标注信息、约束信息.2 CATIA模型装配信息的提取2.1 CATIA二次开发技术概述与选择CATIA提供了多种二次开发接口, 最主要的有两种方法, 一种是自动化对象编程CATIA Automation技术, 另一种是开放的基于构件的应用编程接口CAA技术. Automation技术虽然容易理解, 入门容易, 但是功能限制相当大. CAA是CATIA 的一整套函数库, 该函数库在 CATIA 运行时加载. 用户通过安装RADE(Rapid Application Development Environment)模块, 可以编制程序与CATIA进行通信. CAA相对 Automation而言入门困难, 除了对CATIA软件及其文档结构的全面了解之外, 还需要具备Visual Basic、Visual C++或Java等语言的开发能力,同时还需具备连接端口等方面的知识[3]. 但是CAA具有与CATIA系统紧密结合、RADE 可视化编程环境界面友好、功能灵活丰富等优点, 因此选择通过CAA技术进行CATIA二次开发研究.2.2 CATIA模型结构树的遍历与对象的获取要从 CATIA三维零件模型和装配模型中提取装配相关信息, 首先要遍历模型结构树, 获取零件模型指针和装配件模型指针, 再通过模型指针获得进一步的装配信息. CATIA模型结构树的获得方法如图1所示. 通过CATIA文件名获得模型文档指针(CATIDocument), 再由模型文档指针取得模型指针(CATIProduct), 调用CATIProduct的函数 GetChildren()获得根目录节点(CATListValCATBaseUnknown_var), 循环判断每个节点是否为零件模型(CATPART). 如果是则获得零件模型指针; 如果不是, 则该节点为装配体模型指针(CATPRODUCT), 递归调用 CATIProduct的函数GetChildren()得到次级装配体根目录下的节点. 重复此操作直到获得所有的零件模型指针.按遍历根目录节点以及递归的先后顺序, 记录所有零件模型指针和装配件模型指针的父子关系, 整理并存入XML(Extensible Markup Language)文件, 即获得设计BOM.图1 CATIA模型结构树的获取流程2.3 CATIA模型对象的相关装配信息的获取在 2.2的工作中, 已经获得零件模型指针(CATIProduct), 据此获得零件模型的文档对象(CATD-ocument). 初始化零件节点, 并调用函数GetRootContainer("CATIPrtContainer")可以获得零件节点的容器,再调用函数GetPart()获得零件节点对象(CATIPrtPart),取零件的所有子孙(CATIDescendants). 获得子零件的特征(CATISpecObject)后, 对所有特征进行遍历判断其是否还有子, 如果有, 则递归取次级零件. 对次级零件再取其所有子孙并获得子孙零件的特征, 再对所有子孙特征进行遍历判断其是否还有子. 重复此操作直到所有的零件特征都被提取.再对零件特征进一步的信息提取, 访问相关的接口获得所需要的装配信息. 如通过CATAsmConstraint Services获得模型的约束信息, 通过 CATIDrwDim Dimension获得模型的尺寸信息. 标注信息具有特殊性, 三维标注的每个标注都是对应于三维空间的一个视图. 在CATIA中, 三维标注的坐标信息是通过三维坐标(X,Y,Z)进行定位, 而CATIA的标注坐标相关接口却只提供了二维坐标(X,Y), 而没有Z坐标的信息. 因此, 必须先找到标注所在的视图(CATIView), 提取到视图的绝对坐标信息, 再通过CATIDrwAnnota- tion获得标注与视图的相对坐标信息, 从而换算出三维标注的坐标(X,Y,Z).图2 CATIA零件对象的信息提取3 CATIA模型装配信息在三维装配工艺系统中的应用前面通过CAA二次开发技术, 提取到三维装配工艺系统中需要的CATIA模型装配信息. 进一步工作是将装配信息引入到装配工艺系统, 并最终生成“三维装配工艺文件”.三维装配工艺规划系统的体系结构如图 3所示,分为三维模型引入、装配工艺规划和工艺规划输出三大部分. 以 CATIA 为例, 在三维模型引入中, 将提取到的模型装配信息和其他相关信息(包括设计BOM清单、模型尺寸信息、模型标注信息、模型约束信息等)导入装配工艺系统. 在此基础上, 工艺设计人员利用已提取的 CAITA 模型装配信息进行装配工艺规划设计, 主要是进行装配结构管理、装配顺序规划、装配路径规划、装配干涉检查、装配尺寸链计算等. 在此基础上, 输出“三维装配工艺文件”, 如装配路径文件、装配工艺卡片、干涉检验报告、装配过程动画、爆炸图等, 通过这些“三维装配工艺文件”指导现场装配.图3 三维装配工艺规划系统的体系结构4 应用实例如图 4所示为减速箱的 CATIA模型. 通过CAA二次开发提取其装配信息, 将模型结构树信息储存于如图5所示的XML文件. 将这些信息引入开目三维装配工艺规划软件中, 工艺设计人员在 KM3DCAPP-A进行装配工艺规划设计. 图 6所示为装配过程规划的某一步骤, 在过程规划中随时可以查看该步骤的装配BOM表格, 在过程规划结束后可导出装配BOM清单,即包含装配步骤与每个步骤所需要的装配零件.图4 减速箱的CAITA模型图5 模型结构树信息储存于XML5 结语本文分析了三维CAD模型如何向三维装配工艺系统提供装配信息, 重点解决了CATIA模型的装配信息提取的若干关键技术及难点, 以及如何应用于三维装配工艺系统的集成解决方案. 该技术已经在开目三维装配工艺规划软件中得到实际应用, 实现了三维CAPP与三维CAD的紧密集成.图6 KM3DCAPP-A中装配过程规划的一个步骤与BOM表格参考文献【相关文献】1 黄娟,王丽.三维装配 CAPP的技术和产品浅析.CAD/CAM与制造业信息化,2011,9:11-14.2 周仙娥,鲁墨武,赵海星.基于CAA的CATIA二次开发技术的研究.科技信息,2008,36:73-75.3 周桂生,陆文龙.CAITA 二次开发技术研究与应用.机械设计与制造,2010,1:81-83.4 CAA V5 For CATIA Foundations. DASSAULT SYSTEMS,March,2001.。
基于轻量化模型的三维装配动画研究
华中科技大学 硕士学位论文 基于轻量化型的三维装配动画研究 姓名：赵伟 申请学位级别：硕士 专业：数字化设计及制造 指导教师：朱林;刘云华 20061027
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘
要
CAD 技术从上世纪 50 年代出现以来， 得到了迅速的发展和广泛的应用， 并从绘 图发展到三维造型，目前已经成为各个设计行业中不可或缺的辅助工具。传统的产 品设计通常采用平面图形表示机械零件及其装配关系，设计结果是机械模型在某一 位置的静态平面图形。这种方法难以反映机械模型在运行过程中各零件的运动状态 及其相对位置关系，无法直观地判断运动是否合理，各零件之间是否存在干涉等。 随着 CAD 技术的发展，三维造型及计算机动画技术逐步得到应用，这些技术生成产 品的三维实体动画和运动仿真动画，可有效地解决上述问题 本文首先对计算机动画发展进行了概述，针对目前主流的三维造型软件在产品 模型数据浏览中存在的问题，特别是若模型仅用于显示，当前的三维模型中存在大 量的冗余信息，采用了一种集三维显示模型和几何模型为一体的轻量化文件解决方 案，既可实现对模型的快速浏览，又可实现对几何模型信息进行精确查询。轻量化 模型通过数据压缩和删减大幅度减少文件大小，可方便三维产品数据在网上进行数 据发布和交流，并且给出了实现产品三维数据浏览整体解决方案，并以此理论为基 础实现了三维产品数据浏览系统和从当前流行的三维设计平台中生成轻量化文件的 接口。 本文的另一重点在于利用产品轻量化模型实现三维模型装配动画，动画实现主 要采用关键帧动画思想，本文还对产品自动装配动画相关的关键技术进行了讨论， 在分析现有的序列规划方案后采用交互式规划方法进行序列规划，在装配路径规划 方面提出了基于A*搜索算法的动态步长扩展算法，减少了扩展次数，提高了算法效 率。并对整个装配过程用关键帧动画进行动态显示，在系统实现里面给出了一个车 架模型的装配动画工程实例，并对几种路径规划的算法进行了比较。 最后部分对全文工作进行了总结，根据自己在研究中碰到的问题，对未来的工 作进行了展望。 关键词：轻量化模型，自动装配，路径规划，关键帧，A*算法
基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用
基于MBD的三维数字化装配工艺设计及现场可视化技术应用基于MBD的三维数字化装配工艺设计技术是现代航空数字化制造中的一门新兴学科，也是未来飞机三维装配工艺设计的发展趋势。
本文介绍了该技术主要通过对DELMIA、3DVIA Composer、CAPP等工艺设计、工艺仿真软件进行客户化定制和多系统集成应用，完成基于MBD三维产品模型的工艺分离面的划分、BOM重构、工艺仿真以及三维装配指令编制等工艺设计工作，并通过生产管理系统将已完成的工艺设计信息传递到生产现场实现可视化装配，打通了基于MBD的产品设计与工艺设计及现场可视化装配的技术路线。
MBD(Model-Based Definition)即基于模型的产品数字化定义，其特点是：产品设计不再发放传统的二维图纸，而是采用三维数字化模型作为飞机零件制造、部件装配的依据。
传统的二维工艺设计模式已经不能适应全三维设计要求。
随着现代计算机技术、网络技术、工艺设计软件技术的发展，以及协同平台的建立，为三维数字化装配工艺设计和并行工程奠定了基础。
1 三维数字化装配工艺设计及现场可视化系统通过采用达索公司三维数字化装配工艺设计平台DELMIA及3DVIA Composer解决方案，构建“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
突破DELMIA二次开发及定制技术、3D制造过程仿真验证及优化技术、MBD技术、生产现场可视化技术、Windchill/DELMIA/EPCS/CAPP多系统集成技术等关键技术瓶颈，最终构建符合企业业务需求的“数字化装配工艺设计和仿真系统”及“生产现场可视化系统”。
缩短飞机装配周期，提高装配质量，全面提升飞机的数字化制造能力。
系统流程及集成架构如图1所示。
图1 系统流程及集成框架系统流程及集成工作思路如下：(1)Windchill企业数据管理系统是企业唯一合法的数据来源，管理着各种BOM信息。
通过接口程序，把PBOM以XML的格式输出。
三维数字化设计MBD模型轻量化方法
link appraisement
王晓旭1，2张 2杨 瑞2魏千洲2
1.沈阳工业大学；
2.广东省智能制造研究所
王晓旭，女，硕士研究生，沈阳工业大学，研究方向：虚拟检测、精密控制、数字化智能制造；张昱，男，研究员，导师，研究方向：虚拟检测、精密控制、数字化智能制造。
图5 深度优先遍历结果
MBD模型冗余数据的轻量化处理
MBD模型数据的轻量化实则是对几何信息的冗余处理，这直接关系到数据压缩轻量化的压缩比率。
本文的处理方法是利用XML文件的结构特点，对冗余信息进行查找，删除，对所需的工艺信息进行添加管理。
结语本文从交通管理证件发行管理的实际业务出发，利用信息化技术手段，对交通管理证件发行管理系统进行研究，并对图7.1 压力测试结果
其系统架构、业务流程、数据交换以及统计分析进行详细阐述，
对交通管理证件的发行管理水平有很大的促进作用。
此外，本系统与公安交通管理信息系统的数据交换设计，具有较强的通用性和适用性，对于类似业务，具有一定的参考性。
Inte3D装配工艺入门指导
Inte3D入门指导单位：武汉天喻软件股份有限公司版本：V3.0时间：2016年11月11日目录1.课前准备 (1)2.文件操作 (2)2.1打开文件 (2)2.2保存文件 (3)3.填写属性 (4)3.1配置零件属性 (4)3.2填写零件属性 (4)4.添加步骤 (5)5.添加路径规划 (6)5.1设置装配过程->平移 (6)5.2添加技术图解->标签 (8)5.3设置标签的图解属性 (9)5.4设置三维标注->标注样式 (10)5.5添加三维标注->定形尺寸 (11)5.6设置装配过程->工具活动 (13)6.添加工装设备 (18)6.1添加本地工装 (18)6.2设置装配过程->自由移动/平移/旋转 (19)6.3设置装配过程->配合 (19)7.装配仿真 (23)8.输出 (24)1. 课前准备开始学习本课之前，了解如何访问 Inte3D 软件中的工具很有用。
您所用的许多工具都可以通过以下三种方法访问：• 右键菜单 • 工具栏 •快捷键这些工具是上下文相关的，这意味着如果工具不能在当前任务中使用，则相应的菜单项目不会显示，因此了解在哪些工具栏上访问它们会很有用。
有关详细使用方法，请参阅帮助手册。
操作位置描述打开1.标准工具栏2.I3D 左上图标打开文件。
可打开类型包括✓ 所有授权的i3d 文件例如i3d 三维工艺文件*.i3dAsm ✓ Inte3D 轻量化装配*.iva ，Inte3D 轻量化零件*.ivp ✓ 6种三维软件的三维数模（UG/PROE/CATIA/Solidworks/Solidedge ） ✓ *.step ✓ *.igs新建步骤1.装配过程标签页2.装配结构树右键菜单 把选定的零部件添加到新建步骤中。
配合装配过程标签页设置部件之间相对几何关系。
自由移动装配过程标签页 自由移动被选中的零件。
平移装配过程标签页 平移被选中的零件。
基于3DVIA Composer的三维装配作业指导书编制技术研究
基于3DVIA Composer的三维装配作业指导书编制技术研究作者：暂无来源：《智能制造》 2014年第5期上海航天精密机械研究所郭具涛张小龙付少龙冯波随着数字化技术的发展，装配工艺三维化成为一种必然趋势。
利用3DVIA Composer软件直接依据产品MBD数模，通过工艺图解编制和装配动画制作能够方便、快捷地进行三维装配作业指导书的制作，并能够将三维工艺发布到装配现场指导车间工人完成产品装配。
一、引言当前，三维数字化技术在航空航天企业得到了广泛的应用，基于模型定义（Model Based Definition，MBD）技术的推广使产品研制过程无纸化成为一种必然趋势。
装配是产品研制过程的最终环节，装配工艺是指导装配过程的重要依据，工艺文件的设计合理性和组织方式决定了产品装配的质量和装配效率。
随着MBD技术的深入发展，装配工艺的设计和展现形式逐渐从二维走向三维。
3DVIA Composer是由达索公司开发的图形软件，它提供了一种直接利用3D CAD数据方便、快捷创建相关的2D、3D产品文档为的解决方案，它的出现使企业产品编制流程焕然一新。
本文是在MBD技术的背景下，利用3DVIA Composer软件进行三维装配作业指导书编制解决方案的研究。
二、装配作业指导书应用模式及编制软件简介MBD技术应用以前，传统的装配工艺文件是工艺部门根据工程设计的要求、工厂现有工艺水平和质量保证要求，编写的指导生产的二维形式的工艺文件。
随着MBD技术的深入发展，纸质工艺文件逐步被数字化的工艺文件所取代，三维作业指导书就是一种数字化的工艺文件，其内容应包括产品设计信息、制造资源信息、工艺设计信息及工艺动画。
三维装配作业指导书的应用模式如图1所示。
在图1的应用模式下，三维装配作业指导书的编制是作为三维工艺设计的辅助功能，在工艺设计过程中针对每个工序和工步进行工艺图解的制作，并对每个工位或工序进行装配演示动画的制作，将制作完成的工艺图解和装配动画上传至三维工艺设计管理系统中与对应的工艺节点进行关联生成三维工艺，通过PDM系统对所生成的三维工艺进行审批和管理，最后将审签后的三维工艺通过网络终端传递到生产现场以指导装配作业。
三维模型轻量化技术
三维模型轻量化技术1 模型轻量化的必要性设计模型是一种精确的边界描述(B-rep)模型，含有大量的几何信息，在现有的计算机软硬件条件下，使用设计模型直接建立大型复杂系统装配、维修仿真模型是不可能的，因此需要使用轻量化的模型建立仿真模型，以达到对仿真模型的快速交互、渲染。
2 细节层次轻量化技术90年代中期以来，模型轻量化技术得到了快速的发展，出现了抽壳(hollow shell)技术和细节层次(Level of Details, LOD)技术。
抽壳技术只关心产品模型的几何表示而不考虑产品建模的过程信息，LOD技术将产品几何模型设定不同的显示精度和显示细节，根据观察者眼点与产品几何模型之间的距离来使用不同的显示精度，以此达到快速交互模型的目的。
LOD技术是当前可视化仿真领域中处理图形显示实时性方面十分流行的技术之一。
LOD模型就是在不影响画面视觉效果的条件下，对同一物体建立几个不同逼近精度的几何模型。
根据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型，从而加快系统图形处理和渲染的速度。
保证在视点靠近物体时对物体进行精细绘制，在远离物体时对物体进行粗略绘制，在总量上控制多边形的数量，不会出现由于显示的物体增多而使处理多边形的数量过度增加的情况，把多边形个数控制在系统的处理能力之内，这样就可以保证在不降低用户观察效果的情况下，大大减少渲染负载。
通常LOD算法包括生成、选择以及切换三个主要部分。
目前轻量化的技术有多种，具有代表性的有JT和3DXML两种。
3DXML是Dassault、微软等提出的轻量化技术，JT是JT开放组织提出的轻量化技术。
SIEMENS公司的可视化产品都采用JT技术，如我们使用的VisMockup软件。
JT技术用小平面表示几何模型，采用层次细节技术，具有较高的压缩比，模型显示速度很快。
jt、ajt模型及其结构jt模型文件是三维实体模型经过三角化处理之后得到的数据文件，它将实体表面离散化为大量的三角形面片，依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。
基于3D打印的机械零件轻量化设计与制造
3、设计步骤： a.分析需求：明 确机械零件的功能和使用环境
1、性能方面：通过优化设计和材料选择，可以显著提高机械零件的性能， 如强度、耐磨性、抗疲劳性等。
2、质量方面：3D打印技术可以实现高精度制造，从而确保机械零件的高质 量。
3、成本方面：通过减少模具和加工时间，可以降低机械零件的生产成本。
二、3D打印的轻量化设计
轻量化设计已成为现代机械零件设计的主流方向，其目标是在满足机械零件 性能要求的前提下，降低零件的质量和重量，从而提高机械设备的效率和性能。 在3D打印技术支持下，轻量化设计更加容易实现。通过优化设计流程，使用高强 度材料和减少零部件数量等方法，可以实现机械零件的轻量化设计。
4、体育器材：在体育器材领域，SLM的金属3D打印轻量化技术可以用于制造 高性能的轻质零部件，如自行车车架、高尔夫球杆等，提高运动成绩和体验。
五、结论
本次演示详细介绍了基于SLM的金属3D打印轻量化技术及其应用研究。该技 术以其高精度、高速度和高效率等特点，在航空航天、汽车制造、医疗器械和体 育器材等领域展现出广泛的应用前景。然而，仍需解决高能激光设备的成本、金 属粉末的成本和来源等问题。随着技术的不断进步和完善，SLM的金属3D打印轻 量化技术将在更多领域得到应用，并推动制造业的轻量化发展。
3、工艺：确定最佳的3D打印工 艺，包括打印层厚、填充密度、 支撑结构等。
1、设计理念：以实现产品功能为目标，进行创新设计。 2、设计原则：遵循优化、轻量化、低成本等原则，提高产品竞争力。
3、设计步骤： a.分析需求：明确机械零件的功能和使用环境。 b.进行概 念设计：根据需求和限制条件，进行初步设计。 c.详细设计：对设计进行细化， 包括结构设计、材料选择、工艺制定等。 d.优化设计：通过仿真和试验，对设 计进行优化以提高性能和可靠性。 e.生产制造：完成设计后进行生产制造，确 保批量生产的可行性。
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现场 发布 ， 国 内外 学 者对 装 配 工 艺 信 息发 布 技 术
进行 了研 究 ，取 得 了一 定的研 究 成果 。王成 恩 等ｕ
和 刘 检 华 等 分 别 开 发 了专 用 的装 配 工艺 信 息 浏 览 器 ，实现 了工 艺 信 息 查 看 和装 配 仿 真 视 频 的播 放 功 能 ，然 而 ，这 种 仿 真 视频 无 法 与 现 场 装配 操
基于轻量化模型 的三维装配 工艺文件生成技术
Ｔ ｈｒ ｅｅ－ ｄｉ ｍ ｅｎ ｓｉ ｏｎａｌ ａｓ ｓｅｍ ｂｌ ｙ ｐｒ ｏｃｅｓｓ ｉｌ ｆ ｅ ｇｅｎｅｒ ａｔ ｅ ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ｂ ａｓ ｅｄ ｏｎ ｌ ｉ ｇｈｔ ｗ ｅｉ ｇｈｔ ｍｏ ｄｅｌ
Ｄ ｏ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ （ 下） ． １ ４
０ 引言
为 了提 高 装 配 质 量 和 装配 效 率 ，降 低 装 配 成 本 及 产 品的 开 发 周期 ，人 们 对 计 算机 辅 助 装 配 工 艺 设 计 进 行 了 大量 的研 究 ，在 装配 信 息建 模 、装
目前 我 国大 部分 企 业 仍 然 采 用传 统 的 二 维 工艺 文
期 内三 维 模 型 的 重 用 和共 享 ，各 软 件 厂商 推 出 了
许 多轻量化格式 ，如达索的３ ＤＸＭＬ 格 式 、 西 门 子 的Ｊ Ｔ 格 式 、Ｐ Ｔ Ｃ公 司 的Ｐ ＶＳ 格 式 、Ａｄ ｏ ｂ ｅ 的 通 用３ Ｄ（ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ３ Ｄ， Ｕ３ Ｄ） 格 式 。其 中 ，Ｕ３ Ｄ格
件 ，二维 工 艺 文 件 只能 包 含文 字 描 述 、二 维 装配 图 等静 态 的二 维 工 艺 信 息 ，文 字 描 述 信 息很 难 对
复 杂 的装 配 过 程 进 行 明 确 的描 述 ，二 维 装配 图通
常作 为 文 字 描 述 的 补充 ， 只能 对 零 部件 的局 部 装 配 结 构 关 系 进 行 示意 性 表 达 ，对 于 零 部件 的装 配 过 程 、装 配 路 径 则不 能 表 达 ，不 利 于操 作 人 员快 速 理 解 产 品 的 装配 过 程 ，时 常 需要 装 配 工 艺 设 计
型 浏 览器 ，开 发 了一 个 三 维装 配 指 令 系 统 ，实 现
了对 三维 模 型 的现 场 交 互操 作 和 仿 真 ，但 依 赖 于
特 定 的三 维 模 型 浏 览 器 。为 了实 现 产 品全 生 命 周
成 果 ，并逐 步 应用 到 企 业 实 际 生产 当 中 。然 而 ，
人 员现场 指导 。
式 独立 于 任 何 计 算机 辅 助 设 计 （ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， Ｃ ＡＤ）平 台 ，可 以将 其 他ＣＡＤ格 式 转 换
为 Ｕ３ Ｄ格 式 ，解 决 了 其 他 格 式 在 异 构 平 台 下 不
兼 容 的 问 题 。 此外 ，Ａｄ ｏ ｂ ｅ 公 司 的便 携 文 件 格 式
田富君，张红旗 ，张祥祥，陈兴玉
Ｔ Ｉ ＡＮ Ｆ ｕ － ｊ ｕ ｎ ，Ｚ Ｈ ＡＮ Ｇ Ｈ ｏ ｎ ｇ ・ ｑ ｉ ，Ｚ Ｈ Ａ ＮＧ Ｘｉ ａ ｎ ｇ — ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ，ＣＨ Ｅ Ｎ Ｘｉ ｎ ｇ ． ｙ ｕ
（ 中国电子科技集团公司 第三十八研究所 ，合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ） 摘 要 ：为了实现三维 装配工艺设计 与仿真信息的现场 发布 ，提出 了一种三维轻量化装 配工艺文件生 成方法 。在分析装 配工艺信息模型 的基础 上 ，建立 了装配工艺信 息发布模型 。分 析了轻量化 模型数 据结构以及轻量 化模型的嵌入 过程 ，研究 了装配过程仿真和 轻量化三维装 配仿真动画 的原理 ，提出了装 配过 程仿真到轻量 化三维装 配仿 真动画的映射方 法。研究 了代码 驱动的装
（ Ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ Ｄｏ ｃ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ， Ｐ Ｄ Ｆ）是 一种 通用 文 件 格 式 ， 其 跨 平 台 、跨 语 言 、跨 软 件 的 特性 ， 可 以使 其 运 行 于 不 同 的操 作 系统 和 不 同 的程 序 语 言
随 着 三 维 装配 工 艺 设 计 与 仿 真 系 统 在 企 业 中
的 逐 步 应用 ，三 维 装 配 工 艺 文件 已经 成 为 企 业 的
迫 切 需 求 。 为 了实 现 装 配 工艺 设 计 与 仿 真 信 息 的
版 本 中 ， 已成 为 电子 文 档 长 期保 存格 式 的 国 家 标
准 。Ａ ｄ ｏ ｂ ｅ Ａｃ ｒ ｏ ｂ ａ ｔ ７ ． ０ 之 后版 本支持Ｕ３ Ｄ文 件格 式 的轻 量 化 模 型 ，为 本 文 的 研 究提 供 了基 础 。本 文 通 过 对 Ｕ３ Ｄ标准 的研 究 ，提 出 了 一种 三 维 轻 量 化
配动画仿 真 ，实现 了装 配工步和仿真 动画信息的关 联。开发了 一个 三维装配工 艺文件 生成工 具 ，并以某典型装 配工艺为例 ，验证了方法的有 效性 。 关键词 ：三维装配工艺文件 ；轻量化模型 ；装配仿真 ；装配动画 中图分类号 ：Ｔ Ｈ １ ６ ６ ；Ｔ Ｐ３ ９ １ ． ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号
配 序 列 规划 、 装配 路 径 规 划 等 方面 取 得 了一 定 的
作 人 员进 行 交 互 。夏平 均 等 ∞ 在Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 上 面 开 发 了一 个 装 配 现 场 示 教 系统 ，Ｌ ｅ ｉ Ｃ ｈ ｅ ｎ 等Ｈ 和
吴 东琦 等 分 别 以３ ＤＶＩ Ａ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｒ 控 件为 三 维模