2 虚拟装配的特征和关键

    目前，以Pro／E为代表的商用CAD系统中的产品装配建模过程典型表现为：设计者交互指定零件问的配合约束关系，确定零件在装配体中的位置，通过坐标变换将零件定位到装配定位点。这种基于坐标变换的装配建模，实质上是一种面向结果的装配设计方式。设计者关注的只是零件问的装配约束关系及装配体的最终状态，缺乏对装配约束施加过程、装配顺序与装配路径等装配中问过程的考虑，不符合设计者思维特性，与实际的装配过程并不直接相关。因此，设计者在面向结果的装配建模过程中难以确保产品的可装配性，仍需通过制作实物样机来验证产品装配建模的结果。

    同时这种典型的虚拟装配方法研究的重点是虚拟环境中产品装配过程仿真与装配规划，存在以下不足之处：虚拟装配系统零件模型导入虚拟环境之前，需要在商用CAD系统中建立产品装配模型；虚拟装配系统依赖于CAD装配建模预定义的装配约束关系，难以支持设计者在虚拟环境中指定或改变零件的装配约束关系，缺乏必要的灵活性。

    由于设计者更习惯于通过工程术语表达零部件问的装配关系，而不是仅局限于几何体素间的约束关系。基于装配语义的虚拟装配技术将更加符合实际的装配过程，采用装配语义形式来简洁地表达零件间的装配关系。更适于设计者在虚拟环境中通过虚拟现实交互方法表达装配意图。

    传统的预装配是以零部件的名义尺寸进的设计和分析，即在装配过程中零部件没有考虑实际公差的变化对装配的影响。然而，尺寸仅代表了零件理想状况下的几何形状，公差指定了尺寸和几何的允许变动量。尺寸和公差均是产品信息的重要组成部分，设计中设计者为产品的零部件指定尺寸和公差。因此，基于装配精度模型的虚拟装配有着工程实际应用的迫切性和必要性。

    基于装配精度模型的虚拟装配包括功能性和装配性分析。功能性分析：分析和确定对装配体的功能起关键作用的关键尺寸，其目的是对一个或多个功能尺寸生成尺寸链方程进行公差的分析：装配性分析：计算装配操作中装配零件位置的不确定性或者是分析设计的零件是否能成功配合装配在一起。

    通常人们从计算机获取的信息是大量的视觉和听觉信息，然而要使人们获得“身临其境”的感觉，还必须有触觉和动感的反馈，用手触摸是人认识事物的一个重要途径。只有当操作者能够进人虚拟世界，通过手和手臀的运动，与虚拟模型和环境进行交互，获取触觉、力感的反馈，才能形成对虚拟模型的一个完整的认识。在许多情况下，这种触觉、力感交互是至关重要的。譬如，许多装配和维护涉及部件的操作，如果没有触觉、