虚拟装配技术在雷达装配中的应用

费祥,程云,王江

中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230000

摘要：本文着重阐述了该技术的关键技术和虚拟组装的建立，并以该系统为实例，在eM-Engineer的虚拟仿真平台上实现了该系统的组装，实现了该系统的可装配性.

关键词：虚拟装配技术；雷达装配

一、虚拟装配技术概述

产品组装是在产品的生产加工中的最后一步，它是将一系列的部件，按一定的精确性和技术要求，用合适的工艺路线和不同的连接方法组合而成，或者把零部件组合成为一个完整的、能够完成某种特殊的功能的产品。目前有三种方法：人工装配、自动化机械装配、柔性装配和机械手装配。

与其他先进的生产技术相比，虚拟装配技术的主要特征是：①它使组装工艺得到了很大的改善。由于对手工作业的高度依赖，使得传统的组装工艺已成为生产中的一个“瓶颈”。在常规工艺中，组装的花费大约是整个生产周期的二分之一，组装成本为1/5~1/3，当组装出现问题时，成本将提高50%。而实现了虚拟组装，不但可以大大减少组装流程，而且可以大大改善产品的加工工艺，从而大大的提升产品的生产率。②可以获得更高效的组装。装配模式的构建要同时兼顾形状、位置、尺寸、装配类型、装配干涉和装配容限等各个方面。因为该方法是在设计完成之前进行的，因此可以通过对设计的前期修改来减少整体设计和装配时间，从而达到更加高效的装配效果。③高度的整合。装配全是在电脑上进行的，装配模型建立在电脑上，装配作业全部通过电脑进行，装配模型建立、装配干涉检测、装配路径设计、装配结果检查等。由于不需要进行实物样品的制造，所以可以减少制造时间，节约研发经费，使制造的效率得到了成倍的提升。④装配工艺是并行的，敏捷的。从事虚拟组装的人可能来自不同地区和不同行业。因为从事虚拟组装的人能够对现有的产品进行评估，从而提高现有产品的性能。虚拟装配技术为各行各业的人们搭建了一个沟通的舞台。同时，由于可以实现与零件设计平行地进行虚拟组装，从而实现了对产品的快速反应[1]。

二、虚拟装配技术内容

虚拟组装的本质就是通过计算机绘图与模拟技术来实现对产品的可装配性进行可视化的分析与研究。在此基础上，对装配工艺规划、干涉检验技术以及装配仿真的仿真进行了深入的探讨。

（1）装配工艺规划。80年代以来，CAD技术对组装过程的规划进行了系统的设计，其中包括了组装顺序的设计和装配路线的设计。组装顺序的产生和几何可移量的分析是组装顺序设计的重要内容。组装顺序的几何适用性是指两个组装部件的组装和拆卸过程中没有任何的几何干扰。针对装配过程中各个部件的相互干扰和装配顺序的产生，现有的装配优先约束法、相关图模型法、装配割集法、基于层次图的装配条件法、网络表示装配顺序路线和装配顺序排序法。组装顺序计划可以决定部件组装的次序，但是不能保证部件在哪个方向或者路线上组装，或者组装过程中会不会产生干涉性。在基于组装模型和组装顺序的基础上，对装配路线进行了全面的解析与求解，并对其做出正确的选择，从而为设计者的视觉辅助设计提供了一种直观的辅助设计手段。组装路线的设计，包括组装件的预处理、分离方向的确定、分离平移的确定、分离方向的确定、分离方向的确定以及对零件的干扰检查。当前，关于组装路线的研究主要有：VMap法、T-Line法、方向多面锥代数法、位置空间法。

（2）装配过程中的干涉检验。在虚拟组装中，零件之间存在着相互碰撞、接触等问题，对零件之间的相互影响进行检测，并将其输出出来，以便为正确的设计提供依据。装配干扰检查就是检查工件在组装中的间隙位置，也就是在同一时刻，是否占据公共的空间。将其划分为三个层面：静态干涉检查、动态干涉检查和动态干涉检查。静态干扰测试的目的在于检测工件在组装完成后的状态，因为静干扰只涉及工件的空间定位，所以可以通过几何学的方法来进行。

（3）装配仿真。总成仿真是指在电脑上对产品进行真实的组装，以直观地展现其组装工艺与工艺，并能对零件的姿态进行调节与控制，实现对装配干扰的即时检测，提高产品的组装性能。根据模拟的方式，将组装模拟划分成静态和动态两种。静态模拟以与或图、二叉树为例，模拟组装顺序的并行与技术可行性，以实现对组装顺序的实时修正和修正。通过组合干扰检查，可以发现每个通道中有无干扰现象，同时也可以检测到每个节点的干扰和冲突。通过仿真，可以对实际的制造和组装进行仿真，②通过交互式的方法产生流程图、规范和进度表；③进行组装工艺的动态干扰检测；④采用人机工程学方法对组装工艺进行研究[2]。

三、虚拟装配技术在雷达装配中的应用

现有的组装体系中，有许多问题，比如：“装配情景模型”缺乏可信度，我们已经了解到，利用诸如Pro/Engineer,Catia等以特性为基础的模型，比如工厂，尽管十分的精密，但是却不够逼真；Creator的能力非常强大，可以批量建造工厂、道路等，而且不需要太过繁琐的建模，再加上Vega Prime，我们就可以通过 Vega Prime来构建出更好的环境，而且不需要太多的图片。实际上，在实际中，抓起物体是利用物体自身的引力和摩擦来实现的，所以我们利用机械臂的旋转原理，结合机械臂的旋转原理，将物体的运动规律和运动规律结合起来，从而实现物体的运动。利用旋转方法，对其在抓取时的抓取力方向、大小和运动时的限制进行了研究和分析。

雷达是一个包含多种组装的机电集成的系统，它是一个虚拟装配技术的应用平台，它可以为雷达产品的设计和预装和安装提供技术支撑。在进行三维 CAD的基础上，对组件进行了 DFA的初步分析，通过建模和建模的转换界面，将其输入到eM-Engineer的虚拟组装中。在装配中，通过对装配序列、装配路径的实时调整与调控，使每个加工工序都能根据需要进行调整，从而达到装配时的干扰检测。在产品的生产中，产品的生产和销售是实现产品的软件和硬件基础。虚拟组装系统由局域网络系统、计算机图形工作站和三维投影系统组成。在虚拟组装中，目前最常用的是商品化的虚拟组装软件 eM- Engineer，它由 eM- Assembler、 eM Human和CAD interface三大部分组成。eM-Assembler模型为用户提供了一个面向对象的三维设计与解析的软件系统，在此环境中，使用者可以对其进行组装与拆解，并对其进行排序与拆解。eM-Human模组是一个专门的三维CAD软件，它能为不同的用户设计模式提供各种不同的模型规范，能够模拟不同的作业条件下的人员操作问题[3]。

结语

在进行生产前，通过电脑对零件的组装进行整体划分，实现了一种更为有效、实用的方式和手段，在生产过程中有着广泛的应用和实用意义。对该领域的关键技术及其建立进行了一些有益的探讨，为以后的研究与推广奠定了一定的理论依据。

参考文献：

[1] 姜海涛,邓友银. 虚拟装配技术在雷达装配中的应用[J]. 机械工程与自动化,2007(5):32-34. DOI:10.3969/j.issn.1672-6413.2007.05.012.

[2] 陈帝江,张红旗,王梅,等. 雷达结构虚拟产品研发技术研究[J]. 雷达科学与技术,2013,11(4):443-450. DOI:10.3969/j.issn.1672-2337.2013.04.020.

[3] 于淼. 雷达结构虚拟装配系统关键技术研究[D]. 陕西:西安电子科技大学,2010. DOI:10.7666/d.y1669026.