虛擬技術在機械設計的作用論文
1.虛擬現實技術的特點
虛擬現實系統中裝載有觸、聽、視、動等多種感測及反應裝載,使使用者能感受到觸覺、聽覺、視覺以及嗅覺等多種資訊,從而充分發揮設計者的多種感知性,加強產品設計的成功性。
虛擬現實系統能夠實時的與使用者進行互動、參與以及顯示,將使用者的設計與製造活動提升為人機一體的主動活動,從而構成融入性的智慧開發系統。
2.虛擬現實技術在機械設計與製造中主要應用領域
2.1虛擬產品的概念設計
概念設計作為機械產品在設計過程中的一個重要階段,其產品最終成本約有60%~70%受到概念設計的影響。虛擬現實技術在概念設計方面的應用主要表現在以下兩個方面:
(1)在機械產品的概念設計過程中,採用虛擬現實技術,不僅能夠便於為設計者提供手勢跟蹤以及語音識別的輸入方式,而且設計者也可隨時方便的在三維虛擬環境中,對產品和零件的各類形態的模型進行修正與改變,同時還能透過三維空間對設計物件進行觀察與操作,從而獲取更多關於產品及零件在形狀和式樣方面的資訊,進而實現在產品設計上得到較為滿意的效果。
(2)在概念設計中透過虛擬現實技術的應用,還能夠使設計者的設計表達以及設計思路更加形象與清晰,讓人能得到充分、直觀的互動感受,從而保證產品開發的成功率,並極大降低了設計產品在投放市場時的風險性。透過虛擬現實技術,還可以使產品的設計更多的關注產品使用者的感受,例如在開發設計某健身器械時,可以透過虛擬的健身器械環境讓消費者在購買前能夠對裝置的功能進行提前體驗,並根據市場的反饋和使用者的喜好,對產品的生產進行的選擇和重組。
2.2虛擬設計
虛擬設計即虛擬現實技術應用於產品的開發設計,也就是設計人員首先設計出一個虛擬的機械產品,然後再系統的對所設計的產品進行研究、檢查以及分析,以檢驗產品是否滿足相應的設計要求,並對可能出現的問題及缺陷進行及時修改,從而使產品的設計更為完善。應用於機械設計的虛擬設計系統,主要包括了兩個部分,一個部分是虛擬設計系統的主體,即虛擬環境生成器;另一個部分則是外圍的裝置,主要包括資料傳輸裝置、訊號控制裝置以及人機互動工具等等。當前虛擬設計系統的'應用於機械設計方面的主要有兩種設計方法,一種是採用VR-CAD系統,使虛擬現實技術能充入引入到CAD環境,這種機械設計環境中的物件不僅能有豐富的外形,而且還具備材料特性、表面硬度、重量等一系列物理及功能作用等方面的資訊;另一種則是利用現有的CAD系統直接產生模型,然後再將模型轉換成能夠得到虛擬現實軟體支援的各類格式,從而方便將模型輸入到虛擬現實軟體的環境中,並實現對虛擬產品設計的完成,並使使用者能充分得到各類增強效果裝置的應用。
2.3虛擬製造
虛擬製造是指透過虛擬現實技術,並在現代化計算機技術和網路技術的支撐下,利用計算機群組進行協同作業,從而實現機械產品在工藝規劃、加工製造、質量檢驗以及產品管理等一系列產品製造的過程,實現機械產品製造過程在計算機系統上的對映,也進一步加強了機械製造過程中各級的控制與決策能力。當前虛擬現實技術應用於機械製造中,主要有三種方式,即分為以設計為中心的虛擬製造、以控制為中心的虛擬製造以及以生產為中心的虛擬製造。例如:透過虛擬現實技術在設計階段即對軸類不僅進行虛擬裝配,並對可能出現的錯誤與缺陷進行隨時修改,確保裝配流程的順暢;在對齒輪、軸類等兩家的加工過程中,採用虛擬製造技術,選擇出最極愛的機床加工引數以及刀具的路徑,並對產品設計的可加工性、完善性以及合理性進行分析與評定,從而有效避免加工過程中可能出現的一系列加工缺陷等等。透過虛擬現實技術在機械製造中的應用,不僅提高了產品一次成功率,而且極大降低了原有的設計製造費用,優化了產品設計,避免的設計中存在的缺陷與問題,確保了產品質量。
3.總結
當前,虛擬現實技術正在從根本上改變著機械設計與製造領域中在設計、修改、加工、生產等方面的傳統模式,不僅的縮短了產品在設計與製造上的週期,而且極大降低了產品的開發成本,實現了生產效率的最大化。虛擬現實技術作為21世紀最具影響力的前沿科學技術之一,必然會在我國的機械設計與製造中有著更為廣泛的應用前景。