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《基于CATIA模型的拆装动画制作方法研究》

内容来源:机械设计与制造工程      浏览次数:257      更新时间:2020-06-17

基于CATIA模型的拆装动画制作方法研究

 1,姜喜民1,顾 1,王 1,杜伟平2

(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛266031)

(2.西安电子科技大学机电工程学院,陕西 西安710071)

基金项目:工业和信息化部智能制造综合标准化与新模式应用项目(高速动车组关键零部件智能制造新模式应用项目)

作者简介:文勃(1966),男,高级工程师,主要研究方向为智能制造、研发信息化,wb@cqsf.com.

 

摘要:为了提高当前商品化三维CAD系统拆装动画的生成效率,改善拆装动画的效果,提出了一种基于爆炸图的拆装动画制作方法。该方法首先基于可拆即可装思想,规划装配单元的拆装顺序,然后基于微位移和碰撞检测完成爆炸图的生成,根据各装配单元在装配状态和爆炸状态下的位姿矩阵,生成拆装动画轨迹,最后通过视点变换矩阵调整视点相对于装配单元的位置。基于CATIA开发了拆装动画制作工具,并以某设备为例,验证了方法的有效性。

关键词:拆装动画;爆炸图;位姿矩阵;视点变换矩阵;CATIA

中图分类号TP391.7   文献标识码A   文章编号2095-509X(2020)03-0109-04

 

目前,拆装动画已广泛应用于复杂产品生命周期的各个阶段,如产品设计阶段的虚拟装配动画,工艺设计阶段的装配路径仿真,产品宣传、培训使用的功能演示动画,以及维护维修阶段的拆卸动画等。与传统的通过文字、静态图片或工程图来表达复杂产品功能或装配关系相比,拆装动画能反映复杂产品装配体中零部件之间的装配约束关系,并能直观地展示出复杂产品零部件的装配顺序、装配路径和机构运动关系,以及零部件之间是否存在干涉等。随着航空、航天、船舶、汽车、工程机械、轨道交通等领域大型产品的零部件结构越来越复杂,精度要求越来越高,零部件越来越多,对拆装动画的制作需求越来越迫切。

国内外研究人员对拆装动画制作进行了大量的研究。Kumamoto等研发了爆炸视图及动画制作软件,然而该软件要求用户指定装配序列以及模型的爆炸方向[1];刘云华等[2]将装配模型转化成轻量化模型,并将模型的装配位置和爆炸位置作为拆装动画的关键帧,从而实现装配动画的自动生成;王帅[3]开发了基于Pro/E的自动爆炸图以及拆装动画制作工具;田富君等[4]研究了基于3DPFD的装配动画生成方法。在应用方面,大部分商品化三维CAD系统都有动画制作功能,如达索公司的CATIA3DVIA Composer5]和SolidWorks6-7],西门子公司的UG NXPTCCreo8]等,但商品化三维CAD系统动画制作功能存在制作过程繁琐、动画调整困难等问题,不能很好地满足工程应用中的效率和应用需求。如CATIA自带拆装动画工具,并且能够制作出较为出色的拆装动画,但利用该工具制作拆装动画的过程比较繁琐,制作效率比较低,不能很好地满足工程的需要。因此,本文针对CATIA拆装动画功能存在的问题,提出了基于爆炸图的拆装动画生成方法,并开发了拆装动画制作工具。

 









 

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