虚拟现实下的飞机部件维修建模技术研究
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摘 要: 将可视 化与数据库技 术相 融合 , 构建用 于虚拟 平 台的约束 可视化 系统 。提 出拆 卸约束可视化建模概 念 , 分析 了 虚拟拆装 中各零件 的约束关 系; 提 出了使 用有向图作为表示零件约束关 系的方 法; 设计 实现 了基 于虚拟 维修 系统的约束
可视化建模 系统。 可视 化技 术应用于结构复杂 , 数据 信息量大的虚拟装备 维修 系统 , 方便其数据的更新和 维护 , 提 高 了虚
拟 维修 系 统数 据 操 作 的 效 率 。
关键词 : 部件拆装 ; 虚拟现 实 ; 可视化 ; 数据库 系统 中图分类号 : V 2 6 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 — 5 4 5 X ( 2 0 1 5 ) 0 7 — 0 0 7 4 — 0 4
型动作 , 即人在 回路 的仿真方式 , 这种方法使维修人 现的价格昂贵 、 结构复杂的高科技新式装备 , 由于本 员更好地参与到维修训练 中。因此 , 产品的虚拟维修
2 . 1 虚 拟维 修拆 装 对象 模 型
一 一 一 一 一 一 一 一
1 虚 拟 现 实 理 论 基 础
虚拟拆装是虚拟维修系统 的核心 ,实现虚拟拆
装首 先 需 要 建立 拆 装 对象 模 型 ,拆 装 对 象 模 型 表 达
虚拟维修是结合了计算机技术与虚拟现实技术 的是 虚 拟 维修 过 程 中各 个 活 动 的 核心 数 据 ,拆 装 对 理论 ,在包含虚拟装备模型与维修人员人体模 型的 象模型的表达是否完善是虚拟维修 能否顺利进行的 三 维 虚 拟场 景 中 ,通 过 驱 动 人体 模 型 来 完成 整 个 维 关 键 。 在实现进行虚拟维修之前 ,需要先建立拆装对 修过程仿真 的综合性应用技术[ 1 ] 。总体来讲 , 虚拟维
Eq u i p me n t Ma n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y No . 7, 2 0 1 5
虚 拟 现 实 下 的 飞机 部 件 维修 建 模 技 术 研 究
邵 欣 桐 , 魏 晓 飞
( 1 . 上海 民航 职 业技 术 学 院 民航 工程 系 , 上海 2 0 0 2 3 2 ; 2 0 1 1 0 0 ) 2 . 上 海飞 机客 户 服务 有 限公 司 工 程技 术服 务部 , 上海
( 1 ) 选择有 向图中一个没有前驱的顶点输 出; ( 2 )在 有 向 图 中删 除该 顶点 以及 所 有 以它 为 尾
束序列来 实现虚拟环境中拆装过程的模拟 。一般来 或者 当前图中找不到无前驱的顶点为止。当还有顶 讲, 虚拟装备的零件具有“ 可拆 即可装” 的性质 , 因此 点没 有 输 出 , 却 找不 到 没 有前 驱 的顶点 时 , 说 明有 向 只需要给出虚拟装备零件的拆卸序列 ,然后该序列 图 中存在 回路 『 5 】 。 的逆 序 即 为该 零件 的装 配序 列 。 如 图 3所示 , ( a )为 A O V 一 网; ( b )为输 出 c 以 后; ( C ) 为 输 出 以 后 ; ( d ) 为输 出 以后 ; ( e ) 为 输 2 . 2 虚拟 维 修约 束表 示 方 法 虚拟拆装 中的约束关系可以抽象的表示为有 向 无环图 D A G( D i r e c t e d Ac y c l i n e G r a p h ) 。对 整 个 工 程
. 2 . 2 进行 拓 扑排 序 的方法 进行 的 , 在 工 卡 中 明确 规 定 了拆 卸 、 装 配步 骤 和 拆 装 2
的方法。虚拟维修系统应该严格按照实际的维修步
骤来模拟拆装过程。采用基于约束关系的拆装序列 生成方法 ,在人机交互界面通过输入拆装单元 的约 的 弧 。重 复 上述 两 步 , 直 到把 所 有 的顶 点 全 部输 出 ,
传 统 的维 修 模式 存 在 诸 多 问 题 ,对 于一 些 新 出
身数量有限 ,无法提供实体用于维修人员 的培训和 过程是虚拟的维修过程 , 它完全通过虚拟的场景和对 2 1 。完 整 的虚拟 维 修 系 维修训练。对于现有的高科技设备 , 维修训练依然需 象来 模 拟产 品维 修 的实施 过程 『 要大量 的经费支持 ,而且为了避免维修训练过程 中 统是在硬件和软件的基础上建立的, 如图 1 所示 。 对实体造成 的不可修复 的损伤 ,维修训 练往往不能 够全 面展开 。利用虚拟现实技术进行维修训练可 以 有效地解决上述问题 。但虚拟维修平台的建立面临 着数据信息量大 , 维修部件 间相互关联等 问题 , 不易 于数据 的管理和维护 。因此我们将约束可视化建模
技 术应 用 于 结 构 复杂 ,数 据信 息 量 大 的 飞机 虚 拟 维 修平台 , 方 便其 数 据 的 更新 和 维 护 , 大 大 减少 了工 作
量, 提高了飞机虚拟维修平 台数据操作的效率 。 本文 具体阐述 了飞机虚拟维修部件 间 中避免 2 飞机虚拟维修 系统 约束可视化建模 系统 死锁 的方法 。
修 有如 下 两种 实现 方 式 :
象模型 ,然后在虚拟拆装过程 中提取这些模型 的信
( 1 )完全通过算法来控制虚拟环境 中的人体模 息 , 包括零件 的基本属性 、 约束关系 、 拆卸方法等 , 利 用这 些 数据 在虚 拟 环境 中实 现虚 拟拆 装 。 型从而完成维修操作的仿真。 ( 2 ) 通过外部控制设备驱动虚拟场景 中的人体模
民航飞机 的 E t 常维修工作都是严格按照工卡来
收 稿 日期 : 2 0 1 5 — 0 4 — 1 7 作者简介 : 邵欣桐 ( 1 9 8 5 一) , 男 , 黑龙江省大庆人 , 助教 , 研究方 向 : 飞机状态监控 与故 障诊 断技 术。
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《 装备制造技术 ̄ 2 o 1 5 年第 7 期