СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СБОРКИ ВИРТУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Система автоматической сборки виртуальных моделей предназначена для организации интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР) по сборке и обслуживанию машиностроительных конструкций. Такого рода системы в 90-х годах прошлого столетия пришли на смену бумажным техническим руководствам и основаны на 3D-моделях представления конструкций.
Известны метод и система для создания, использования и настройки анимированных интерактивных руководств по сборке одного или нескольких промышленных изделий (US 8027745 A, 27.09.2011). Система включает определение деталей, инструментов и испытательной аппаратуры, необходимых для создания одного изделия; создание 3D-моделей каждой детали, инструмента и испытательной аппаратуры; составление аннотации к моделям; соединение моделей в некоторой последовательности для создания анимированного интерактивного руководства по сборке; отображение руководства по сборке так, что сборщик может изучать его во время сборки изделия и управление доступом к руководствам.
Основными проблемами в таких системах является автоматическая сборка машиностроительных конструкций в реальном времени (в интерактивном режиме) с высокой точностью соединения и ориентацией отдельных частей конструкции, обходя препятствия в виде ранее собранных элементов этой конструкции и возможностью перехода на ручной режим, совмещая, при этом, с элементами в виде подсказок в автоматическом режиме. Следует заметить, что автоматический режим не предполагает наличия анимации, то есть заранее подготовленного фильма. В автоматическом режиме полностью реализован сценарий сборки, однако возможен останов, изменение ракурса сцены, возврат назад, переход в ручной режим сборки, продолжение автоматической сборки и т.п.
Техническим результатом предложения является то, что в системе реализован автоматический режим сборки машиностроительных конструкций в реальном времени (в интерактивном режиме) с высокой точностью соединения и ориентацией отдельных частей конструкции, обходя препятствия в виде ранее собранных элементов этой конструкции и возможностью перехода на ручной режим, совмещая, при этом, с подсказками в автоматическом режиме. Следует заметить, что автоматический режим не предполагает наличия анимации, то есть заранее подготовленного фильма. В автоматическом режиме полностью реализован сценарий сборки, однако возможен останов, изменение ракурса сцены, возврат назад, переход в ручной режим сборки, продолжение автоматической сборки и т.п.
Технический результат достигается тем, что система автоматической сборки виртуальных моделей машиностроительных конструкций содержит преобразователи ПР1, ПР2 форматов данных 3D-моделей элементов конструкций, представленных в форматах различных CAD систем, выходы которых соединены со входом блока БIGES кодирования данных в международном стандарте IGES, выход которого соединен через преобразователь ПР3 формата IGES с первым входом блока БVRML кодирования данных в формате VRML, а ко второму входу блока БVRML подключены через блок БВВ ввода дополнительных данных от оператора блок БИН идентификатора элемента конструкции, блок БКОО характерных координат двух точек на стыковочной плоскости элемента конструкции и блок БВЕК вектора направленного от стыковочной плоскости элемента конструкции, а выход блока БVRML через блок БПР определения пересечений 3D-моделей тел подключен к блоку БИНСБ интерактивной сборки всей конструкции и к блоку БИНСБ СТЕРЕО интерактивной сборки всей конструкции в стерео формате, выходы которых соединены с блоком БВЫВ отображения информации.
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемой полезной модели.
На фиг.2 показано окно системы автоматической сборки виртуальных моделей машиностроительных конструкций на примере сборки автомобильного генератора. Слева расположено текстовое описание сценария сборки, справа - меню отдельных элементов автомобильного генератора, в центре показана динамическая последовательность сборки генератора.
Структура полезной модели системы автоматической сборки виртуальных моделей машиностроительных конструкций содержит: базы данных БД PROE (Система Pro/ENGINEER) и БД SolWor (Система SolidWorks) 3D-моделей элементов собираемых конструкций, преобразователи ПР1, ПР2 форматов данных этих систем в международный формат IGES, блок хранения информации БIGES в формате IGES, преобразователь ПР3 формата IGES в формат VRML, блок БVRML создания виртуальных 3D-моделей, блок ввода БВВ дополнительных данных о местах соединения двух элементов конструкции, блок БИН идентификатора элемента конструкции, блок БКОО характерных координат двух точек на стыковочной плоскости элемента конструкции, блок БВЕК вектора направленного от стыковочной плоскости элемента конструкции, блок БПР определения пересечений 3D-моделей тел, блок БИНСБ интерактивной сборки всей конструкции с конструктивными характеристиками каждого элемента конструкции, блок БИНСБ СТЕРЕО интерактивной сборки всей конструкции в стерео формате и блок БВЫВ отображения информации.
Принцип работы системы автоматической сборки заключается в предварительном создании баз данных 3D-моделей элементов машиностроительных конструкций в CAD системах (блоки БД PROE, БД SolWor или др.) и в последующем преобразовании в формат данных виртуальной реальности VRML. Однако, поскольку практически отсутствует совместимость форматов данных различных CAD систем приходится использовать промежуточный формат - IGES (международный стандарт описания 3D-моделей), для чего служат преобразователи ПР1 и ПР2, а также преобразователь ПР3 для преобразования 3D-моделей элементов в формате IGES в формат VRML.
Далее к описанию элементов конструкции в формате VRML через блок ввода (БВВ) дополнительных данных о стыковочной плоскости каждого элемента конструкции с другими элементами добавляется следующая информация: идентификатор элемента конструкции (блок БИН), характерные координаты двух точек на стыковочной плоскости элемента конструкции (блок БКОО), описание вектора, направленного от стыковочной плоскости элемента конструкции (блок БВЕК). Для определения траектории стыковки двух элементов конструкции постоянно вычисляется возможное пересечение 3D-моделей стыкуемого элемента (блок БПР) с другими, уже собранными элементами конструкции. В блоках интерактивной сборки (БИНСБ) и интерактивной сборки в стерео формате (БИНСБ СТЕРЕО) формируется сценарий сборки всей конструкции. В системе использованы два способа создания стерео изображения: первый основан на анаглифных стереопарах, второй - на изменении направления вектора поляризации изображений стереопары. Блок вывода информации (БВЫВ) отображает на экране дисплея меню 3D-моделей элементов сборки, описание сценария сборки и динамику процесса сборки.