天河三维工艺解决方案概述（三）

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3. 技术体系架构

（一）人机交互层

    人机交互层主要实现设计者与系统的信息交流，主要包括虚拟外设数据的读取，装配规划过程中装配操纵指令和参数的输入、虚拟场景的漫游等。其中，命令解释器负责对用户指令进行解释，并调用应用层相应模块进行相关处理。通过命令解释器的转发，使人机交互层具有较好的可扩展性。

（二）应用层

    包括CAD数据接口、装配顺序规划、装配路径规划、装配知识管理、零部件选择装配、装配工艺后处理、装配信息管理和装配现场动画浏览等模块组成。系统支持设计者进行面向过程的装配建模，并通过装配约束关系的自动识别来实现零部件的精确定位，同时实时干涉检测能够保证装配路径的有效性。另一方面，系统将虚拟装配建模的过程进行记录，并通过装配工艺后处理模块，形成对实际装配操作有指导意义的装配工艺卡片和装配过程动画。

（三）核心服务层

    主要为应用层提供底层支撑。包括碰撞干涉检测、约束识别、装配知识辅助决策、运动仿真、场景管理和和行为控制。其中场景管理负责整个装配环境的显示控制（包括不同物体的方位设置，隐藏设置等）。行为控制负责装配环境中不同零部件行为的响应控制（如物体间发生碰撞时的行为），用户在虚拟装配环境中视点的控制以及环境中发生相应事件时的响应控制。

（四）数据层

系统的数据层主要包括装配过程数据存储区和装配知识库两个部分。其中：装配过程数据存储区保存了系统所有的装配相关数据信息，包括各零部件的几何数据、属性信息、管理信息、装配结构信息、装配工艺文件描述信息、装配约束信息、装配顺序、装配路径等所有装配过程信息。装配知识库保存经过整理的规范表达的装配知识，包括零部件装配优先规则，装配工艺知识（工具、夹具、工艺方法等）。在系统运行过程中，系统访问知识库，可以获得知识帮助并辅助用户进行决策。

4.        对企业的价值

1)        利用本解决方案，可以采用虚拟的方法，而不是实物的方法，在制造之前，精确地虚拟进行装配设计，从而发现装配工艺设计中的问题，避免材料、工时的浪费。

2)        由于采取的是虚拟的方式，而且利用软件的自动化功能，因此可以采取多次比较的方法，实现装配工艺设计优化，从而在装配生产过程中缩短物料、工具等移动路径，达到节约工时、降低劳动强度的效果。

3)        利用直观的、交互式的虚拟装配环境，便于工艺师正确快速地理解设计要求，提供的一系列工艺知识库、自动化工具，有助于工艺师快速完成装配设计，从而提高装配工艺设计的设计效率。

4)        利用虚拟装配方法，可以减少、避免装配中的装配干涉错误，装配路线错误，人机干涉问题，利用装配精度预分析方法，提升装配精度，从而提升装配设计质量。

5)        本解决方案产生的三维模型、三维动画文件，促进企业制造工人快速掌握装配方法，避免装配错误，快速处理装配实测结果，及时调整装配工艺，从而减少错装，提高装配的一次成功率，保证、提高装配精度，形成优质的装配产品。

5.        行业应用典型案例

系统已经在我国航天产品、兵器等企业的装配工艺规划中得到了初步的应用，应用的功能范围包括虚拟装配、线缆布局、管路布局、运动仿真、物性测量计算等，取得了良好的效果。

某企业用户通过该半沉浸式的桌面装配工艺规划系统，在进行装配建模的同时，生成对实际装配操作有指导意义的装配工艺卡片，并通过装配车间现场的可视化，使装配工人更加明确装配的任务和过程，从而减少错装，提高装配的速度和一次成功率。

某航天研究所利用精度预分析模块，采用极值法、均方根法和正态分布法，实现了航天器舱段设计尺寸和公差建模、舱段结合面连接精度（包括扭转、错移、弯折精度）自动计算、任意舱段端面间相对偏差计算以及计算结果的自动输出。下图为某航天器装配精度计算界面。

某卫星制造企业利用线缆模块进行了卫星电缆网数字取样应用验证，实现了线缆建模、线缆布线与优化、线缆装配工艺规划与敷设过程仿真、线缆数据管理等功能，其数字取样与实测长度之间的平均误差能控制在±3.5cm内，能满足工程实际要求。（完）

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