具有三维力反馈的协同虚拟装配系统关键技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:vincechuang
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网络化的协同虚拟装配系统允许身处异地的多方参与者协作完成产品的预装配过程,从而共同验证产品可装配性、协商优化产品参数,进而缩短研制周期、降低生产成本。异地协同虚拟装配系统具有极其广阔的应用前景,是未来虚拟装配技术的发展方向之一。本文研究了协同虚拟装配系统体系结构构建方法,及相应的同步和冲突控制技术;并将三维力反馈技术应用到协同虚拟装配系统中,研究了虚拟装配场景中的实时碰撞检测和碰撞响应技术。论文的主要研究工作如下:首先,本文研究了协同装配系统体系结构构建方法,在比较分析几种典型结构优缺点的基础上,通过对协同装配系统特点的深入剖析,设计了基于C/S结构的混合式协同虚拟装配系统软件架构方案;在该体系结构的基础上,研究了同步与冲突控制技术,采用了基于C/P消息的数据传输方式实现系统中的同步控制;设计了一种基于令牌的机制实现协同装配操作中的冲突控制。然后,本文研究了基于空间域和基于时间域的实时碰撞检测算法,提出了适用于协同虚拟装配系统的"AABB包围盒-八叉树”算法,该方法将包围盒技术与空间剖分技术相结合,大大提高了碰撞检测的效率,进而提高了系统的整体性能;本文还研究了虚拟装配场景中的碰撞响应算法,提出在显示层面应用基于运动分析、在力觉输出层面应用基于物理分析的方法,该方法利用碰撞检测的结果对碰撞响应进行了运动和物理两方面的分析和解算,提高了碰撞响应的综合效果。最后,基于上述理论,本文实现了具有三维力反馈的协同虚拟装配系统。在该平台上进行了模拟装配仿真实验,对本文提出的相关算法进行了实验验证和结果分析。实验表明,该协同虚拟装配系统能够满足实时性、同步性和协同性的要求。
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