三维装配场景的快速构建是虚拟装配过程仿真的一个重要基础,单一产品构建的装配场景已经不能满足日渐丰富的场景数据。根据数字化工厂的实际需求,本文对场景布局主要的关键技术开展了深入的研究,设计并开发了集成产品、工具、工装三维装配仿真场景布局系统。针对虚拟环境下装配模型的信息完整性和模型数据的易管理性,本文采用具有装配特征的数据模型,通过三维CAD软件二次开发得到装配体中的零件的结构信息和位姿信息,重新组织场景对象的结构,建立层次化的树形结构,同时将装配特征与零件、工具、工装、产品互相关联。为了达到产品、工具、工装在三维装配场景中相互位置的精确定位与布局,本文全面的分析了ACIS(三维几何造型引擎)中B-rep结构(边界模型表示法)的拓扑属性,对常见的位姿关系进行了分类,并对每种位姿关系所涉及的装配特征进行了拓扑解析,得到特征元素的数学表达式。为了快速的构建装配场景,本文详细地分析了三维装配场景中射线检测碰撞的算法,从而能够在三维装配场景中拾取场景对象,根据场景对象的层次模型结构能实时拾取这些对象的装配特征。根据装配特征解析的几何数据,生成位姿信息矩阵,最后更新场景对象的位姿信息。为了满足场景布局易于修改、便于与装配仿真验证系统相交互的实际需求。本文采用XML语言所编写的三维场景文件将用于三维装配仿真验证系统并进行验证与应用。最后本文基于HOOPS/ACIS的开发包和Visual C++6.0集成开发环境,开发了集成产品、工具、工装的三维装配仿真场景布局系统以验证本文方法的实用性和有效性。