第四章裝備虛擬裝配關鍵技術戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS4.1

Transform組件4.1.1基本屬性介紹4.1.2數學相關概念4.1.3運動方式與控制方法4.2裝配模型操控技術4.3虛擬裝配演示4.4自動約束定位技術第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1Transform組件戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造1裝配路徑工藝規劃碰撞檢測第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1Transform組件戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造2牽引部傳動牽引部整體截割部傳動第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.1基本屬性介紹戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造3（1）位置Position組件（2）旋轉Rotation組件（3）比例Scale組件虛擬產品真實產品Unity3d部分界面第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.1基本屬性介紹戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造4（1）Position（x,y,z）//示例代碼transform.position=newVector3(l.0.0)//將游戲對象的位置設置為(1.0,0)第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.1基本屬性介紹戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造5（2）Rotation//示例代碼transform.rotation=Quaternion.Euler(0,0,90)//將游戲對象繞Z軸旋轉90°第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.1基本屬性介紹戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造6（3）Scale//示例代碼transform.localScale=newVector3(2,2,2);//將游戲對象放大為原來的兩倍第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.2數學相關概念戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造7

四元數：作為有序對，可以表示為以下形式：s為實數，V為三維空間中的向量

將v用i,

j,

k表示：

Unity中的表示方法：Vector3(0,0,0)Unity中的表示方法：Quaternion(0,0,0,1)第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.3運動方式與控制方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造8（1）移動（1）直接修改Transform組件的position屬性：//將物體移動到目標位置transform.position=targetPosition;（2）使用Translate函數：//在世界坐標系中平滑地移動物體到目標位置transform.Translate(targetPosition-transform.position,Space.World);//在局部坐標系中平滑地移動物體到目標位置transform.Translate(targetPosition-transform.localPosition,Space.Self);第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.3運動方式與控制方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造9（2）旋轉（1）直接修改Transform組件的rotation屬性：//將物體旋轉到目標角度transform.rotation=Quaternion.Euler(targetEulerAngles);（2）使用Rotate函數：//在世界坐標系中平滑地旋轉物體到目標角度transform.Rotate(Vector3.up,targetAngle,Space.World);//在局部坐標系中平滑地旋轉物體到目標角度transform.Rotate(Vector3.forward,targetAngle,Space.Self);第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.1.3運動方式與控制方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造10（3）縮放（1）直接修改Transform組件的Scale屬性：//將物體縮放到目標大小transform.localScale=targetScale;（2）使用Scale函數：//在世界坐標系中平滑地縮放物體到目標大小transform.localScale=Vector3.Lerp(transform.localScale,targetScale,Time.deltaTime);//在局部坐標系中平滑地縮放物體到目標大小transform.localScale=Vector3.Lerp(transform.localScale,targetScale,Time.deltaTime);目錄CONTENTS4.1Transform組件4.2裝配模型操控技術4.2.1基本操作方法4.2.2模型路徑記錄與回放4.3虛擬裝配演示4.4自動約束定位技術第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造11平移以選擇、平移、旋轉等操作實現模型的組裝和調整裝配效率精度可操作性選擇旋轉第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造12點擊高亮框選高亮命令輸入高亮選擇移動修改刪除&&交互反饋碰撞檢測第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造13

//鼠標左鍵點擊時觸發if(Input.GetMouseButtonDown(0)){//射線從鼠標當前位置發射Rayray=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);RaycastHithit;//檢測射線是否與物體發生碰撞if(Physics.Raycast(ray,outhit)){//如果物體被點擊，獲取該物體的Renderer組件objectRenderer=hit.transform.GetComponent<Renderer>();if(objectRenderer!=null){//保存物體的原始顏色originalColor=objectRenderer.material.color;//改變物體的顏色為高亮顏色objectRenderer.material.color=highlightColor;}}}點擊高亮右鍵點擊選中，左鍵取消第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造14

//鼠標左鍵按下時開始框選if(Input.GetMouseButtonDown(0)){isSelecting=true;startMousePosition=Input.mousePosition;//記錄起始鼠標位置}//鼠標左鍵釋放時結束框選if(Input.GetMouseButtonUp(0)){isSelecting=false;//計算框選區域RectselectionRect=GetSelectionRect(startMousePosition,Input.mousePosition);SelectObjectsInArea(selectionRect);}

//檢查物體是否在框選區域內if(selectionRect.Contains(screenPos)){selectedObjects.Add(renderer);renderer.material.color=highlightColor;//高亮顯示選中的物體}框選高亮右鍵點擊拖動，松開完成框選第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造15

//當按下回車鍵時，執行查找并高亮物體的操作if(Input.GetKeyDown(KeyCode.Return)){HighlightObject(objectNameInput.text);//獲取輸入的物體名稱}

voidHighlightObject(stringobjectName){

//查找場景中的物體GameObjecttargetObject=GameObject.Find(objectName);if(targetObject!=null){//如果物體存在，獲取物體的Renderer組件selectedObjectRenderer=targetObject.GetComponent<Renderer>();if(selectedObjectRenderer!=null){originalColor=selectedObjectRenderer.material.color;//設置物體的顏色為高亮顏色selectedObjectRenderer.material.color=highlightColor;}}}命令輸入高亮輸入模型名稱，回車執行高亮第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造16鼠標拖動鍵盤輸入碰撞檢測局部坐標系03世界坐標系02鼠標坐標系（屏幕坐標系）01第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造17

voidOnMouseDown(){//獲取物體的Z坐標zCoordinate=mainCamera.WorldToScreenPoint(transform.position).z;//計算鼠標與物體的偏移量offset=transform.position-GetMouseWorldPosition();}

voidOnMouseDrag(){//在拖拽過程中更新物體的位置Vector3currentMousePosition=GetMouseWorldPosition()+offset;transform.position=newVector3(currentMousePosition.x,currentMousePosition.y,transform.position.z);

}Vector3GetMouseWorldPosition(){//將鼠標的位置從屏幕坐標轉換為世界坐標Vector3mouseScreenPosition=Input.mousePosition;mouseScreenPosition.z=zCoordinate;//保持物體的Z坐標不變returnmainCamera.ScreenToWorldPoint(mouseScreenPosition);}鼠標拖動點擊選中并拖動，松手結束第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造18

voidUpdate(){//獲取鍵盤輸入并根據輸入值移動物體floatmoveX=Input.GetAxis("Horizontal");//獲取左右方向鍵（A/D或

左/右箭頭）floatmoveY=Input.GetAxis("Vertical");//獲取上下方向鍵（W/S或

上/下箭頭）Vector3moveDirection=newVector3(moveX,moveY,0)*moveSpeed*Time.deltaTime;transform.Translate(moveDirection);//根據計算的移動方向移動物體}鍵盤鍵入↑↓←→或WASD控制第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.1基本操作方法戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造19按鈕旋轉繞XYZ軸正反向旋轉預置角度+-XYZ旋轉軸的選擇15°旋轉角度碰撞檢測滑動條控制第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.2模型路徑記錄與回放戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造20截割軌跡顯示（綠色線）數據采集路徑儲存路徑構建路徑回放逐幀記錄物體的位置和角度變化創建路徑存儲容器，例如表格、數組將儲存的路徑數據進行構建和展示使物體按原始軌跡重新運動第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.2.2模型路徑記錄與回放戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造21數據采集路徑儲存路徑構建路徑回放按下S鍵開始記錄路徑，控制物體移動創建路徑存儲容器，D:/path/PathData.csv將儲存的路徑數據進行構建和展示使物體按原始軌跡重新運動目錄CONTENTS4.1Transform組件4.2裝配模型操控技術4.3虛擬裝配演示4.3.1裝配序列與路徑規劃4.3.2動畫演示4.4自動約束定位技術第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造22煤機裝備的裝配工藝規劃包括裝配序列規劃和裝配路徑規劃。裝配序列規劃主要研究產品的裝配順序及其幾何可行性，找到滿足幾何、工藝條件的裝配順序，并逐步將產品裝配起來。裝配路徑規劃主要研究產品裝配時的路徑問題，要求每個零件按照某一裝配軌跡運動到目標位置，避免和其他零件發生干涉，且裝配路徑應盡量縮短。虛擬拆卸法裝配規劃主要是按順序選擇零部件及其拆卸方向，計算機將選擇的零部件沿拆卸方向按給定步長作細化處理，并逐步進行空間位置變換，依次將各零部件拆卸出來裝配序列和路徑規劃裝配體拆裝順序虛擬拆卸法裝配規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造23破碎部調高油缸一般是按標號順序，由活塞連桿0到組件6逐步進行裝配。破碎部調高油缸裝配序列該部分主要由一行星減速裝置組成，其裝配時也應按一般行星減速裝置裝配方法進行裝配。破碎部齒輪部分裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造24對破碎部整體進行裝配序列初步研究，并在虛擬場景中對其進行布局，如圖所示。該部分主要有調高油缸、破碎搖臂、破碎護板、齒輪部分、破碎滾筒等部分組成，在實際裝配時，有多種裝配序列可選，但其中應保證破碎滾筒、裝配齒輪與破碎護板的先后裝配順序，否則不能成功裝配。破碎部整體裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造25對于標號為0的活塞連桿和活塞，必須要首先安裝標號為1的缸筒，然后再安裝標號為2的缸座。截割部調高油缸裝配初步規劃首先需要對截一軸到截五軸分別進行裝配，然后將截割滾筒中的行星減速裝置與截五軸進行連接，完成整個傳動齒輪的裝配。截割部傳動齒輪裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造26采煤機截割部整體裝配沒有固定的裝配序列可言，實際中應結合其在采煤機的位置進一步討論研究。截割部整體裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造27外牽引的裝配比較簡單，但需要注意的是必須在齒輪裝配完成后才能夠進行端蓋的裝配。外牽引裝配初步規劃從圖中可以看出，該部分的裝配是按兩條軸線進行的，在裝配時除了需要注意每條軸線方向兩端部件的進出順序，還要避免兩條軸線上進出的部件發生干涉。內牽引齒輪一部分裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造28從圖中可以看出，該部分的裝配是按兩條軸線進行的，在裝配時除了需要注意每條軸線方向兩端部件的進出順序，還要避免兩條軸線上進出的部件發生干涉。內牽引齒輪二部分裝配初步規劃該部分的裝配與內牽引齒輪一部分類似，是以一條軸線進行裝配，只需注意該軸線方向上兩端部件的進出順序即可。內牽引齒輪一部分裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.1裝配序列與路徑規劃戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造29從圖中可以看出，外牽引是與內牽引的齒輪一部分連接的，三個齒輪部分相接組成內牽引。牽引部裝配初步規劃第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.2動畫演示戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造30建模動畫制作渲染建模軟件虛擬現實環境第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.2動畫演示戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造31創建相機：調節顯示框和模型的位置和大小設置關鍵幀：存儲零件狀態第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.3.2動畫演示戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造32導入3dsMax初始圖裝配位置規劃，記錄并標記零件位置3dsMax動畫制作界面制作裝配和拆卸動畫對每個模型的圖形編輯器之軌跡視圖進行調整圖中線條即為發生錯誤時間運動的模型的速度圖，最初其為一條曲線，說明該模型從初始時間即進行加速運動，為了保證其在規定時間幀數上才開始運動，如中間圖在該幀數上添加一個關鍵點，再將該關鍵點之前的曲線拖拽成直線，使其變成和初始狀態一樣勻速運動，也就是靜止狀態，從關鍵點之后再開始加速運動。目錄CONTENTS4.1Transform組件4.2

裝配模型操控技術4.3虛擬裝配演示4.4自動定位約束技術第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.4自動定位約束技術戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造33傳統軟件（UG/Pro-E）的裝配約束基于點、線、面。導入虛擬場景后約束丟失，難以精確定位。用戶依賴視覺判斷，易產生裝配間隙。傳統裝配約束的局限性用戶拖拽模型到目標附近計算當前位置與目標的距離若距離<閾值，自動吸附到目標位置自動定位約束技術流程第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.4自動定位約束技術戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造34環境設置與模型導入腳本編寫腳本掛載與參數設置測試與優化場景優化12345自動定位約束實現流程第4章裝備虛擬裝配關鍵技術4.4自動定位約束技術——環境設置與模型導入

戰略性新興領域教材建設團隊-重型高端裝備制造35導入/創建模型

碰撞體Collider設置Rigidbody配置//在拖動過程中，通過射線檢測獲取鼠標位置，并更新模型的位置。if(isDragging){Rayray=Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);RaycastHithit;if(Physics.Raycast(ray,outhit)){transform.position=hit.point+offset;}}voidSnapToTarget(){floatdistance=Vector3.Distance(transform.position,target.position);if(distance<snapDistance){