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适用于大型海洋油气核心模设备的装配工艺可视化方法

阅读:1027发布:2020-05-14

专利汇可以提供适用于大型海洋油气核心模设备的装配工艺可视化方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了适用于大型海洋油气核心模 块 设备的装配工艺 可视化 方法,包括以下步骤:步骤一、采用层次模型表示设备的装配信息模型;步骤二、对装配体进行装配序列规划;步骤三、针对零部件采用 人机交互 的方式进行装配路径规划;步骤四、完成人机工程仿真,输出可视化文件。本发明方法实现了数字化设备装配工作模式,使整个装配过程更加准确,大大降低装配成本,采用的装配工艺可视化系统提高了现场工作人员的效率,防止操作人员在装配时出错和受伤,提高了整体安全系数,降低了技术人员的施工要求。,下面是适用于大型海洋油气核心模设备的装配工艺可视化方法专利的具体信息内容。

1.适用于大型海洋油气核心模设备的装配工艺可视化方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、采用层次模型表示设备的装配信息模型,具体过程为:
第一步,对装配体进行层次规划,以装配树的形式体现设备各零件的基本装配信息、设备的层次信息及零件之间的约束信息,将装配工艺信息写入设备的层次信息中,通过SolidWorks设置装配树中的层次节点窗口和零件属性窗口,通过打开装配树中的层次节点窗口查看装配工艺信息,通过打开装配树中的零件属性窗口查看零部件的属性信息
第二步,采用CAD软件将设备的各零部件以及子装配单元分别建模;
步骤二、对装配体进行装配序列规划,具体过程为:
第一步,对层次规划后的装配体的子装配单元进行人工识别,选出组成装配体的子装配单元,采用人机交互的方式对组成装配体的子装配单元的装配序列进行规划与分析,使用拆卸法进行子装配单元装配序列的求解,以先外后内为原则进行拆卸,得到各个装配体的子装配单元的拆卸序列;
第二步,将每个装配体的全部子装配单元的拆卸序列进行模拟显示,并通过人机交互的方式进行实时静态干涉检查,若通过干涉检测,则将拆卸序列存储起来,否则,以高亮形式显示发生静态干涉的子装配单元,改变拆卸方案,再进行实时静态干涉检查,直至通过干涉检测后存储该装配单元的子装配单元的拆卸序列;
第三步,将组成装配体的各子装配单元的拆卸序列合并,得到装配体的总拆卸序列,将装配体的总拆卸序列步骤反向得到装配体的总装配序列;
步骤三、针对零部件采用人机交互的方式进行装配路径规划,具体步骤为:
第一步、选择每个子装配单元的待拆卸零件,由零部件的装配约束关系确定待拆卸零件的拆分方向;
第二步、在零件沿拆分方向平移的过程中通过SolidWorks进行动态干涉检查,并以高亮的形式显示发生动态干涉的零部件,若发生干涉则对被拆分的零件的平移量进行调整,然后再进行动态干涉检查,直到零件在拆卸时不发生干涉,记录该零件拆分时的平移量,根据零件拆分平移量和拆分方向确定零件拆卸路径矢量;
第三步、形成拆卸路径,具体过程为:利用计算机的鼠标直接拖动零件的模型进行操作,生成零件的拆卸起点、拆卸过程关键点和拆卸终点,采用仿真记录器记录这些点形成零件拆卸初始路径,同时进行实施动态干涉检查,若发生干涉就对零件拆卸初始路径上的拆卸点进行调整和修改,直到生成合理的路径;
第四步,零件拆卸完成后,把零件拆卸过程反向表示,得到零件的装配路径;
步骤四、完成人机工程仿真,输出可视化文件,具体过程为:
将经过步骤一得到的设备各零部件以及子装配单元模型和操作人员的人体模型信息导入到仿真环境中,让操作人员在特定的工作空间,按照步骤二的装配体的总装配序列对装配体进行装配仿真,按照步骤三得到零件的装配路径对零部件进行装配仿真,得到装配过程中人机工程的仿真报告,形成并输出装配可视化文件。

说明书全文

适用于大型海洋油气核心模设备的装配工艺可视化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及海洋工程中的装配方法领域,尤其涉及一种适用于大型海洋油气核心模块设备的装配工艺可视化方法。

背景技术

[0002] 在海洋工程设备的制造过程中,油气核心模块的装配是最重要、最复杂、也是难度系数最大的环节,在海洋油气工程制造过程中起着关键作用。整个海工设备装配过程中,工艺文件是现场装配人员的主要依据,所以它的可视化方式和程度会极大地影响设备装配效率和质量
[0003] 目前,国内许多行业领域已经实现了以三维技术为核心的数字化设计、分析技术的解决方案,但大型海洋油气核心模块设备装配工艺设计与实施过程仍然采用二维工艺设计、表达和实物验证的传统手段,这种传统的装配工艺可视化方法以产品的二维视图结合文字描述指导工人进行装配操作,这使得工人在操作前需要花大量时间和精对二维图纸进行解读与消化后,再进行装配操作,而这个工作量对于复杂产品装配而言是相当大的,工人对新的产品的装配顺序掌握较慢,会出现安装操作失误。在海洋工程制造数字化发展进程中仍然处在一个相对滞后的状态,使海洋油气核心模块设备装配过程技术协调问题多,例如装配过程极易出现零部件间的碰撞干涉、装配路径的无效等问题,工艺设计优化周期长,设计更改引起的返工返修量大,零件报废数量多,严重影响了海洋油气模块设备研制的进度和质量,一直是困扰大型海洋油气核心模块研制的技术瓶颈

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服已有技术的不足,提供一种适用于大型海洋油气核心模块设备的装配工艺可视化方法。实现数字化的设备装配工作模式,使整个装配过程更加准确,提高了现场工作人员的效率,降低了技术人员的施工要求。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
[0006] 本发明的适用于大型海洋油气核心模块设备的装配工艺可视化方法,包括以下步骤:
[0007] 步骤一、采用层次模型表示设备的装配信息模型,具体过程为:
[0008] 第一步,对装配体进行层次规划,以装配树的形式体现设备各零件的基本装配信息、设备的层次信息及零件之间的约束信息,将装配工艺信息写入设备的层次信息中,通过SolidWorks设置装配树中的层次节点窗口和零件属性窗口,通过打开装配树中的层次节点窗口查看装配工艺信息,通过打开装配树中的零件属性窗口查看零部件的属性信息
[0009] 第二步,采用CAD软件将设备的各零部件以及子装配单元分别建模;
[0010] 步骤二、对装配体进行装配序列规划,具体过程为:
[0011] 第一步,对层次规划后的装配体的子装配单元进行人工识别,选出组成装配体的子装配单元,采用人机交互的方式对组成装配体的子装配单元的装配序列进行规划与分析,使用拆卸法进行子装配单元装配序列的求解,以先外后内为原则进行拆卸,得到各个装配体的子装配单元的拆卸序列;
[0012] 第二步,将每个装配体的全部子装配单元的拆卸序列进行模拟显示,并通过人机交互的方式进行实时静态干涉检查,若通过干涉检测,则将拆卸序列存储起来,否则,以高亮形式显示发生静态干涉的子装配单元,改变拆卸方案,再进行实时静态干涉检查,直至通过干涉检测后存储该装配单元的子装配单元的拆卸序列;
[0013] 第三步,将组成装配体的各子装配单元的拆卸序列合并,得到装配体的总拆卸序列,将装配体的总拆卸序列步骤反向得到装配体的总装配序列;
[0014] 步骤三、针对零部件采用人机交互的方式进行装配路径规划,具体步骤为:
[0015] 第一步、选择每个子装配单元的待拆卸零件,由零部件的装配约束关系确定待拆卸零件的拆分方向;
[0016] 第二步、在零件沿拆分方向平移的过程中通过SolidWorks进行动态干涉检查,并以高亮的形式显示发生动态干涉的零部件,若发生干涉则对被拆分的零件的平移量进行调整,然后再进行动态干涉检查,直到零件在拆卸时不发生干涉,记录该零件拆分时的平移量,根据零件拆分平移量和拆分方向确定零件拆卸路径矢量;
[0017] 第三步、形成拆卸路径,具体过程为:利用计算机的鼠标直接拖动零件的模型进行操作,生成零件的拆卸起点、拆卸过程关键点和拆卸终点,采用仿真记录器记录这些点形成零件拆卸初始路径,同时进行实施动态干涉检查,若发生干涉就对零件拆卸初始路径上的拆卸点进行调整和修改,直到生成合理的路径;
[0018] 第四步,零件拆卸完成后,把零件拆卸过程反向表示,得到零件的装配路径;
[0019] 步骤四、完成人机工程仿真,输出可视化文件,具体过程为:
[0020] 将经过步骤一得到的设备各零部件以及子装配单元模型和操作人员的人体模型信息导入到仿真环境中,让操作人员在特定的工作空间,按照步骤二的装配体的总装配序列对装配体进行装配仿真,按照步骤三得到零件的装配路径对零部件进行装配仿真,得到装配过程中人机工程的仿真报告,形成并输出装配可视化文件。
[0021] 本发明的有益效果是:
[0022] 本发明方法对海洋油气核心模块设备可以进行装配工艺可视化操作,使海洋油气模块中相关设备在装配时能够更加快速准确,并且可以保证整个装配过程中的施工安全以及装配效率。此外,还通过装配图纸及动画的可视化显示,解决当下装配时过于依靠技术人员的技能的问题,实现了装配过程的简单化、快捷化,摆脱施工人员对操作技能的高度依赖,达到人机互补的目的。本发明大大提高了海洋油气核心模块设备的装配效率,大幅度降低了装配过程的难度,降低了装配过程中人员的险,提高了装配安全性的保障。附图说明
[0023] 图1为本发明的一种适用于大型海洋油气核心模块设备的装配工艺可视化方法的流程图

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0025] 如附图1所示的本发明的一种适用于大型海洋油气核心模块设备的装配工艺可视化方法,包括以下步骤:
[0026] 步骤一、采用层次模型表示设备的装配信息模型,具体过程为:
[0027] 第一步,对装配体进行层次规划,以装配树的形式体现设备各零件的基本装配信息(包括几何属性、物理属性、工程属性等)、设备的层次信息及零件之间的约束信息。将装配工序、装配任务与装配动作等工艺信息写入设备的层次信息中,通过SolidWorks设置装配树中的层次节点窗口和零件属性窗口,通过打开装配树中的层次节点窗口查看装配工艺信息,通过打开装配树中的零件属性窗口查看零部件的属性信息(包括几何属性、物理属性、工程属性等)。
[0028] 第二步,采用CAD软件将设备的各零部件以及子装配单元分别建模;
[0029] 步骤二、对装配体进行装配序列规划,具体过程为:
[0030] 第一步,对层次规划后的装配体的子装配单元进行人工识别,选出组成装配体的子装配单元,采用人机交互的方式对组成装配体的子装配单元的装配序列进行规划与分析,使用拆卸法进行子装配单元装配序列的求解,以先外后内为原则进行拆卸,得到各个装配体的子装配单元的拆卸序列。
[0031] 第二步,将每个装配体的全部子装配单元的拆卸序列进行模拟显示,并通过人机交互的方式进行实时静态干涉检查,若通过干涉检测,则将拆卸序列存储起来,否则,以高亮形式显示发生静态干涉的子装配单元,改变拆卸方案,再进行实时静态干涉检查,直至通过干涉检测后存储该装配单元的子装配单元的拆卸序列。
[0032] 第三步,将组成装配体的各子装配单元的拆卸序列合并,得到装配体的总拆卸序列,将装配体的总拆卸序列步骤反向得到装配体的总装配序列;
[0033] 步骤三、针对零部件采用人机交互的方式进行装配路径规划。具体步骤为:
[0034] 第一步、选择每个子装配单元的待拆卸零件,由零部件的装配约束关系确定待拆卸零件的拆分方向。
[0035] 第二步、在零件沿拆分方向平移的过程中通过SolidWorks进行动态干涉检查,并以高亮的形式显示发生动态干涉的零部件。若发生干涉则对被拆分的零件的平移量进行调整,然后再进行动态干涉检查,直到零件在拆卸时不发生干涉,记录该零件拆分时的平移量,根据零件拆分平移量和拆分方向确定零件拆卸路径矢量。
[0036] 第三步、形成拆卸路径,方法为::利用计算机的鼠标直接拖动零件的模型进行操作,生成零件的拆卸起点、拆卸过程关键点(拆卸过程中的代表性点,通过鼠标拖动得到的非起点和非终点的点,通过这些点的连接可以形成一条路径)和拆卸终点,采用仿真记录器记录这些点形成零件拆卸初始路径,同时进行实施动态干涉检查,若发生干涉就对零件拆卸初始路径上的拆卸点进行调整和修改,直到生成合理的路径。
[0037] 第四步,零件拆卸完成后,把零件拆卸过程反向表示,得到零件的装配路径。
[0038] 步骤四、完成人机工程仿真,输出可视化文件。具体过程为:
[0039] 将经过步骤一得到的设备各零部件以及子装配单元模型和操作人员的人体模型信息导入到仿真环境中,对操作人员在特定环境中的工作空间、动作及姿态等进行仿真测试,让操作人员在特定的工作空间,让操作人员在特定的工作空间,按照步骤二的装配体的总装配序列对装配体进行装配仿真,按照步骤三得到零件的装配路径对零部件进行装配仿真,得到装配过程中人机工程的仿真报告,形成并输出装配可视化文件。所述的装配可视化文件告可以包含工艺文件、装配动画以及装配仿真报告。
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