汽车换挡器自动线生产监控与3D可视化系统开发

论文总字数：26613字

摘 要

本论文的研究内容主要有以下三个方面：

1、 生产线模型的结构分析。通过对装配过程中每个工序的时序进行分析，结合系统对于可视化显示的需求，设计一套用于可视化系统的图形划分与组织方案。

2、 3D可视化显示的设计方案。借助Open Inventor开发工具，采SQL用数据库，设计一个与具体数据分开的可视化显示模块以及与之配套的数据库数据格式。

3、 实时监控的实现方案。结合第一项研究内容，归纳生产线时序运动的特点，使用开发工具中的引擎与计时模块，实现基本运动的正确模拟以及时序的正确处理，随后实现完整生产线的运动模拟。对接传感器的实时数据，做到简单的数据分析，将模拟运动与实际运行情况相结合，提供直观的监控画面。

通过上述研究，本文提出了以工位工序为索引，以运动特性以及运动从属关系为参考依据的生产线模型的归纳方法。通过这种方法能够准确、简单地在系统中重新组建图形并配置运动。系统开发过程中使用的模块化方案使系统具有通用性以及可移植性。另外，将程序与数据分离的设计使得对生产线进行调整后无需重新编译程序，降低了日常维护的难度。

关键词：自动生产线；Open Inventor；可视化；生产监控

A monitoring and simulation system for automatic production line based on Open Inventor

02012535 Chen Qianhuang

Supervised by Xin Yan

Abstract： In odder to meet the increasing demand of real-time monitoring for automatic production line and avoid the limitation of current monitoring system, the research introduces 3D visualization into existing management system and tests it on the assembly line of AMT shift. During the research, Open Inventor is used to organize model elements and manage motions.

The main concept of the research shows as follows:

1 Analyze the structure of the production line. Above all, it is necessary to design a rule for dividing, storing, and importing models by analyzing the operation of every procedure. The requirements of manager should also be taken into consideration.

2 Design the 3D visualization system. Develop a module based on Open Inventor to manage 3D models and configure window, which is separated form data. As a result, the definition of data format in SQL severe is needed.

3 Make motions and simulation into realization. Make a summary of motion characteristics on the basis of step one. Then design a means to simulate simple actions and handle sequence, taking advantages of engines and timers in Open Inventor. Finally add the whole production line to the system. Another function is required to receive real-time data from sensors and make necessary calculation to judge the status of production. After combining simulation with real-time data, people can get more information from the window.

Through the research, an induction, based on the motion characteristics and relationships, is created for models, using station and procedure as index, which makes it easy to import and show the models and animation of production line. The system is object-oriented and modularized and can easily port to other software. Finally, the separation of software and data simplifies system maintenance.

Key words: automatic production line；Open Inventor；visualization；production monitoring

目 录

1、 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究现状 1

1.3 研究目的及意义 3

1.4 本论文的结构安排 3

2、 可视化软件的总体架构 5

2.1 系统需求 5

2.2 系统总体结构 5

2.3 系统运行流程图 6

2.3.1三维模型创建流程图 6

2.3.2生产线运行演示流程图 6

3、 生产线分析 8

3.1 生产线各工位简述 8

3.2 各工位运动分析 8

3.2.1工位一运动分析 8

3.2.2工位二运动分析 13

3.2.3工位三运动分析 17

3.2.4工位四运动分析 17

3.3 生产线时序运动总结 18

4、 生产线在场景中的显示 19

4.1 三维形状数据的组织结构 19

4.1.1 Open Inventor的数据组织形式 19

4.1.2 生产线模型的结构规划 20

4.2 生产线模型的导入 21

4.2.1装配图的拆分 21

4.2.2数据库结构设计 22

4.3 产线模型的显示 23

4.3.1建立底层环境 23

4.3.2实现可视化显示 23

5、 工位动画的实现 26

5.1 引擎节点说明 26

5.2 数据库结构设计 27

5.2.1几何变换的数据结构 27

5.2.2工位时序的数据结构 28

5.3 产线运动演示的实现 29

5.4 在线监控的实现 31

6、 软件系统运行测试 32

7、 结论 33

7.1 全文总结 33

7.2 后期工作展望 33

致 谢 34

参考文献： 35

汽车换挡器自动线生产监控与3D可视化系统开发

1、 绪论

1.1 研究背景

自动变速箱（AMT）是一个以干式离合器和齿轮变速器为基础，在控制上使用了微机控制的自动变速系统^[1]。自动变速箱的控制器也在普通控制器的基础上加入了电器信号等要素。这种控制器有结构简单、体积小等特点，因此对于它的装配也比较适合用自动化的方式来完成。

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