圖4 人機工程仿真

裝配過程模型的輕量化技術(shù)裝配過程模型的輕量化技術(shù)主要包括多量級輕量化模型生成和復(fù)雜裝配場景的分層級拆分。首先，按仿真過程對數(shù)模信息量的要求不同，運用多量級輕量化模型技術(shù)生成滿足不同要求的多量級輕量化模型，達(dá)到對裝配場景進(jìn)行輕量化的目的；其次，運用分層級裝配場景拆分技術(shù)將裝配仿真過程劃分為多個簡單裝配場景，降低仿真裝配場景對硬件的要求；最后，運用變分辨率技術(shù)在創(chuàng)建、執(zhí)行裝配仿真任務(wù)的時候，通過動態(tài)載入載出模型細(xì)節(jié)，只對當(dāng)前活動零部件模型和與其可能存在干涉的零部件模型詳細(xì)顯示，其他零部件模型則粗略顯示，達(dá)到降低對計算機硬件性能的過度依賴，提高裝配仿真的效率。

1 多量級輕量化模型生成

在進(jìn)行飛機虛擬裝配仿真過程中，各零部件的功能作用不同，對其模型信息的要求也不同，可以將參與裝配的模型劃分為原始模型、高級輕量化模型、中級輕量化模型、低級輕量化模型4個量級。

(1)原始模型是指包含零部件完整信息的模型，如進(jìn)行產(chǎn)品預(yù)裝配分析時，僅進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，可采用原始模型。

(2)高級輕量化模型為包含模型實體信息及輔助實體特征的輕量化模型，如活動零部件數(shù)模，需要對其創(chuàng)建一定的裝配路徑，需要包含一些路徑規(guī)劃所必需的輔助實體特征，故需采用包含輔助實體特征的輕量化模型。

(3)中級輕量化模型為僅包含模型實體信息的輕量化模型，如僅僅作為裝配環(huán)境的零部件數(shù)模，只用于檢查與活動零部件是否存在干涉，可采用僅包含實體信息的輕量化模型。

(4)低級輕量化模型為簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅保留外部輪廓實體信息的零部件數(shù)模，如在部件裝配和整體裝配時，組件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)對裝配仿真過程影響不大，裝配仿真過程僅需要組件外形輪廓實體信息，故可以對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)簡化，去除內(nèi)部零部件的實體信息，僅保留零部件的裝配信息。

2 復(fù)雜裝配場景的分層級拆分

分層級裝配場景的實質(zhì)是，將一個復(fù)雜裝配場景拆分為幾個簡單的裝配場景，然后再進(jìn)行裝配仿真，分散復(fù)雜裝配場景對計算機硬件性能的高要求。復(fù)雜裝配場景的拆分原則有：

(1)按產(chǎn)品裝配層次拆分。產(chǎn)品的裝配層次可分為：組件裝配；段、部件裝配；產(chǎn)品整體裝配。對應(yīng)地，裝配場景可劃分為：組件裝配場景；段部件裝配場景；產(chǎn)品整體裝配場景。組件裝配場景完成零件到組件的裝配仿真，段部件裝配場景完成組合件和零件到段部件的裝配仿真，產(chǎn)品整體裝配場景完成段部件、組合件及零件到產(chǎn)品整體的裝配仿真。

(2)按產(chǎn)品裝配工位拆分。結(jié)合生產(chǎn)制造單位的布局情況，制定裝配工藝方案。復(fù)雜裝配場景依據(jù)裝配工藝方案，依據(jù)裝配工位拆分為不同的裝配場景，再進(jìn)行裝配仿真。由于生成的裝配仿真結(jié)果與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合，可基本無需編輯嵌入三維AO中，指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，提高現(xiàn)場裝配效率。

基于輕量化模型的虛擬裝配仿真

結(jié)合飛機虛擬裝配仿真應(yīng)用實踐，本文提出了一種基于輕量化模型的裝配過程虛擬仿真方法。首先對參與裝配的零部件進(jìn)行多量級模型生成，得到4個不同量級的模型，依次分別為原始模型、高級輕量化模型、中級輕量化模型、低級輕量化模型。圖5為某型飛機水平尾翼外伸段的高級輕量化模型、中級輕量化模型及低級輕量化模型。高級輕量化模型包含水平尾翼外伸段的實體信息，并包含一些輔助特征信息，如圖5(a)與中央盒段進(jìn)行裝配的特征信息；中級輕量化模型僅包含水平尾翼外伸段的實體信息；低級輕量化模型則去除水平尾翼外伸段內(nèi)部肋等零件信息，僅包含外形零件的裝配信息。處理后的水平尾翼的部分零部件多量級輕量化模型情況如表1所示。

圖5 水平尾翼外伸段輕量化模型

表1 水平尾翼部分零部件輕量化模型