虚拟装配培训系统的研究与实现

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1、l I 分类号：T P 3 9 1 密级： ， 单位代码：1 0 4 2 2 学号：2 0 0 7 1 2 5 5 2 萎另孥 硕士学位论文 论文题目i 虚拟装配培训系统的研究与实现 R E S E A R C HA N DIM P L E M E N T A T10 NO F VIR T U A LA S S E M B L YT R AI N GS Y S T E M 作者姚丽丽 专业计算机软件与理论 导师李学庆教授 合作导师 2 0 1 0 年4 月5 日 、7一o - L 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研

2、究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：丝j 耻 日期：塑丝二堡 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名：缝弭导师签

3、名： - - j ( e L e a r n i n g ) 管理、考核管理、积 分和激励管理等管理应用领域，而且已成功运用到很多领域培训，但是它是针对 企业培训的，不适合学校培训教育情况。 1 4 本文的主要工作 基于三维交互知识与虚拟装配特性，研究与设计实现一个虚拟装配培训系 统，可实现教师对拆装过程的制作，半自动拆装过程生成，拆装过程演示，学生 参与练习等。本文提出一种灵活方便的虚拟装配培训方式，可以将教师对装配过 程的制作与学生培训练习分离开，采用了行为描述模型定义操作过程并生成动画 4 冀 I J 山东大学硕士学位论文 演示的概念。主要针对操作模型建立，行为描述模型设计，过程演示，三

4、维零部 件自动布局等几方面进行详细阐述。具体工作如下： ( 1 ) 操作模型建立。对操作过程分层控制，分为场景、模型、操作步骤三层 进行控制。鉴于操作过程中需要的各种参数，设计操作模型包含以下几块内容： 被操作的零部件模型、零部件被操作顺序、零部件的操作记录向量、以及零部件 的初始位置矩阵和中间位置矩阵。其中操作记录向量中每一项是一个操作步骤对 象，包含操作类型和操作顺序。 ( 2 ) 在机械装配教育培训中，装配过程制作非常重要，为学生学习提供内容 和控制。这个过程制作的是否合理和有效，决定了虚拟装配培训的效果。本文使 用行为描述模型来定义装配过程，使用X M L 格式文件来定义，教师制作装备

5、过程 并保存。这种方式存取灵活，并容易理解。 ( 3 ) 学生培训练习。在学生培训过程中，对脚本进行解析，根据脚本定义对 制作过程进行重现，并且学生可以自己模拟练习，系统根据操作脚本进行匹配， 判断操作正误，并纠正。 ( 4 ) 零部件自动布局状态生成。为了达到更好的装配培训效果，增加可用性， 除导师制定装配过程外，本文设计了自动布局状态生成的功能。在装配实体模型 基础上，根据零部件的工艺特征获得拆分顺序，研究一种自动布局的方法，生成 零件的布局路径，是零部件无重叠显示在屏幕上。 本文主要有三个创新点：第一，采用一个新的行为描述模型( B e h a v e D e s c r i p t i

6、 o nM o d e l ，B D M ) ，用于描述用户自定义拆装序列，通过类型命令参数 ( T y p eC o m m a n dP a r a m e t e r ，T C P ) 语法，方便的组织和存储设备拆装过程，同时 也便于动画演示的实现。第二，对行为描述模型进行解析演示播放，重现装配过 程；第三，根据机械零部件的工艺特征及优先约束关系提出自己的半自动化的零 件布局算法。 1 5 本文的组织结构 全文共分六章，具体内容安排如下： 第一章绪论，主要就本文的研究背景、国内外研究现状、本文所做的工作及 创新点做了概述。 山东大学硕士学位论文 第二章虚提出了拟装配培训系统的总体设计，主要讲述了本系统的设计目标 和设计结构。 第三章介绍操作模型建立及脚本设计，首先介绍操作模型的分层结构，然后 在操作模型的基础上定义脚本格式。教师在课件制作过程中，根据操作过程保存 脚本，记录操作步骤。在学生培训时，对脚本解析，对操作过程重现。 第四章介绍拆分布局算法研究，根据机械零部件的工艺特征，并预先定义的 拆分顺序，生成零部件的自动化布局状态，使零部件无重叠的摆放到屏幕