當(dāng)前虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用分析

山東省臨沂市費(fèi)縣農(nóng)機(jī)局馬莊鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站 廉士嶺

當(dāng)前虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用分析

山東省臨沂市費(fèi)縣農(nóng)機(jī)局馬莊鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站 廉士嶺

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，材料、工藝、技術(shù)、設(shè)計(jì)與理論方法的不斷變革與發(fā)展，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械的更新?lián)Q代周期日愈縮短。近年來(lái)，虛擬技術(shù)快速發(fā)展，因其具有有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、控制產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)，逐漸得到了研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的高度重視。在農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)向集成化、信息化和智能化發(fā)展的今天，發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。本文結(jié)合虛擬技術(shù)的內(nèi)涵，分析了虛擬技術(shù)在當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展前景。

虛擬技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；應(yīng)用分析；發(fā)展前景

1 虛擬技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 虛擬技術(shù)概念

虛擬技術(shù)通常是指通過(guò)仿真的方式，給用戶(hù)創(chuàng)造一個(gè)三維世界，使其能夠反映實(shí)體的對(duì)象變化和相互作用，在頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等相關(guān)的輔助傳感設(shè)備的幫助下，形成一個(gè)可以觀察并且可以與所創(chuàng)造的三維世界進(jìn)行交互的三維平面，這樣，用戶(hù)就可以直接參與和探索對(duì)象在所處環(huán)境中的變化以及作用，并獲得相應(yīng)的看似真實(shí)的體驗(yàn)。

1.2 虛擬技術(shù)主要特點(diǎn)

現(xiàn)在虛擬技術(shù)的發(fā)展，匯集了計(jì)算機(jī)科學(xué)、多媒體技術(shù)和圖像處理與模式的識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、人機(jī)工程學(xué)、行為研究和心理學(xué)、語(yǔ)音處理與音響技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，是這些技術(shù)的集成和滲透。因此虛擬技術(shù)的主要特點(diǎn)有：動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具、多種系統(tǒng)集成技術(shù)。

2 當(dāng)前虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用分析

虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)是建立在一定基礎(chǔ)之上的，即計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程基礎(chǔ)。它是在虛擬環(huán)境條件下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)、制造以及測(cè)試分析。當(dāng)前虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾方面。

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)要在實(shí)體原型基礎(chǔ)上進(jìn)行多次修改和測(cè)評(píng)，浪費(fèi)人力、物力資源。采用虛擬技術(shù)對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，可以通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件如CATIA等進(jìn)行產(chǎn)品外形的模型設(shè)計(jì)，這樣可以隨時(shí)進(jìn)行修改評(píng)測(cè)，而且確定方案之后的建模數(shù)據(jù)可以用于一些機(jī)床工具的設(shè)計(jì)加工。

2.2 產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)仿真

與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程不同，采用虛擬技術(shù)，在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就可以展示出產(chǎn)品的相關(guān)行為，將產(chǎn)品的性能動(dòng)態(tài)地表現(xiàn)出來(lái)，從而解決工作過(guò)程中各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的協(xié)調(diào)關(guān)系、可能的運(yùn)動(dòng)干涉檢查以及產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)性能和強(qiáng)度剛度等問(wèn)題。

2.3 生產(chǎn)過(guò)程中的仿真和優(yōu)化

通過(guò)虛擬技術(shù)，可以盡可能地避免在復(fù)雜產(chǎn)品布局設(shè)計(jì)中的不合理現(xiàn)象。此外，機(jī)械產(chǎn)品的加工工廠和車(chē)間的機(jī)器布置、相關(guān)管道鋪設(shè)以及物流系統(tǒng)等都需要虛擬技術(shù)的支持和幫助。

針對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)合理性、可加工性、機(jī)床的工藝參數(shù)選擇以及產(chǎn)品加工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的加工缺陷等問(wèn)題，可以通過(guò)虛擬技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的仿真和分析處理。此外，我們可以通過(guò)虛擬技術(shù)合理規(guī)劃生產(chǎn)過(guò)程，合理地配置人力資源與制造資源，這樣可以縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

2.4 農(nóng)業(yè)機(jī)械的模擬裝配

在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程中，機(jī)械零件的裝配性是設(shè)計(jì)人員容易出錯(cuò)的地方，使用傳統(tǒng)的方法只能到裝配階段才能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，致使零件報(bào)廢和工期延誤，從而造成極大的損失。采用虛擬技術(shù)就可以在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，驗(yàn)證可行性，進(jìn)而縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，保證設(shè)計(jì)的正確性。

2.5 產(chǎn)品的性能檢測(cè)

對(duì)所要設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行三維的立體建模，然后通過(guò)專(zhuān)業(yè)的分析軟件如ANSYS等將模型放置于虛擬環(huán)境下，進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)分析、應(yīng)力分析、動(dòng)力學(xué)分析以及變形分析，模擬出實(shí)際情況，分析出現(xiàn)的問(wèn)題，提高一次試驗(yàn)的成功率。虛擬技術(shù)與儀器技術(shù)的結(jié)合，可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制、農(nóng)產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)和分級(jí)以及生物信息自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)的飛速發(fā)展。

3 虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用前景

面對(duì)全球化經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)的進(jìn)一步加強(qiáng)，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家紛紛將先進(jìn)技術(shù)作為提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和增強(qiáng)國(guó)力的保證，因此較早地對(duì)虛擬技術(shù)進(jìn)行了不同程度的研究，設(shè)立了許多重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室。國(guó)內(nèi)由于虛擬技術(shù)出現(xiàn)較晚，因此研究機(jī)構(gòu)較少，總體發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。

目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在著眾多種類(lèi)的機(jī)械設(shè)備，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大，相應(yīng)的生產(chǎn)工藝也不斷地經(jīng)歷著變革和發(fā)展?？梢?jiàn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品具有多樣性的特點(diǎn)，而且農(nóng)機(jī)市場(chǎng)也具有復(fù)雜多變性。此外，農(nóng)業(yè)機(jī)械在工作條件上具有隨機(jī)性，在結(jié)構(gòu)上具有復(fù)雜性。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的新技術(shù)發(fā)展是必然的趨勢(shì)。

應(yīng)用虛擬技術(shù)研究開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)的手段，通過(guò)計(jì)算機(jī)群組的協(xié)同工作完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)的管理控制等產(chǎn)品制造過(guò)程，對(duì)于減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)盲目性、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品性能、增強(qiáng)產(chǎn)品可靠性、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命以及增強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的決策能力具有極其重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用虛擬技術(shù)是具有重要積極意義的，能夠從多方面促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的變革和發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，推動(dòng)虛擬技術(shù)軟件系統(tǒng)的不斷完善和硬件系統(tǒng)的不斷普及，從而給農(nóng)業(yè)機(jī)械帶來(lái)一場(chǎng)革命。

[1]李增芳,何勇.虛擬儀器技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械測(cè)試中的應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2003(01).

[2]孫超雄.虛擬現(xiàn)實(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的作用[J].黃石高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2002(02).

[3]丁良旭.虛擬技術(shù)與汽車(chē)工業(yè)[J].汽車(chē)工業(yè)研究, 2001(03).

廉士嶺，男，1976出生，山東費(fèi)縣人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械。