分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計與制造中的應(yīng)用

聶守凱 杭州力泰起重機(jī)械有限公司

引言：隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的高科技技術(shù)在涌現(xiàn)出來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是隨著科學(xué)發(fā)展而順應(yīng)時代的一種高科技技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生很好的滿足現(xiàn)代人類的生活需求，因此它被廣泛的應(yīng)用在人們生活中的各個領(lǐng)域，而現(xiàn)如今機(jī)械制造業(yè)也有非常高速的發(fā)展，而這兩種技術(shù)的相互交融而發(fā)展的產(chǎn)物對人們的生活也帶來了巨大的便利，利用計算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對工業(yè)數(shù)控機(jī)床設(shè)備制造更多的可能。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)面向新世紀(jì)的全新的高科技技術(shù)，它產(chǎn)生于上個世紀(jì)八十年代，主要是以計算機(jī)技術(shù)為前提，融合了各領(lǐng)域多方面的的高科技技術(shù)，它主要是為人們展現(xiàn)出一個逼真的虛擬環(huán)境，能讓人得到視覺、聽覺、觸覺等逼真的系統(tǒng)反饋。讓人猶如身臨其境般的感知和操控虛擬中的對象，它是一種全新的人機(jī)交互方式。利用高性能計算機(jī)的仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境直接交互方式，它改變了人類以往的交互形式。給人帶來一種全新的感知。以滿足人們的需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特性有沉浸性，交互性，多感知性，實(shí)時性四種。沉浸性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的首要特征，通過計算機(jī)給使用者形成一個非常逼真的虛擬世界，而使用者利用自己的聽覺、視覺、觸覺來感知這個虛擬世界中所發(fā)生的各種事情。逼真的非常貼近人與現(xiàn)實(shí)的自然交互一樣，帶來一種身臨其境的逼真感覺。交互性是指虛擬世界幾乎接近于真實(shí)，它并不是一個動態(tài)的，使用者可以通過電腦鼠標(biāo)鍵盤等進(jìn)行操作還有通過聲音命令來進(jìn)行一種接近自然的人機(jī)交互形式，系統(tǒng)能夠?qū)κ褂谜叩妮斎胱龀鲆幌盗械捻憫?yīng)反饋。多感知性就是指使用者除了視覺、聽覺、觸覺等上面的感知以外，還包括嗅覺味覺等感知，主要是它裝有傳感，反應(yīng)的裝置，是人體能夠得到非常逼真的感受，能夠進(jìn)行更好的設(shè)計。實(shí)時性是指使用者積極主動的參與實(shí)時的交互，顯示，人類的活動也成為該系統(tǒng)中重要的一部分，組成一種融入性的交互系統(tǒng)，使其更加具有智能化和人性化。虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合。當(dāng)然主要是基于計算機(jī)技術(shù)對各種技術(shù)進(jìn)行更加深層次的集成而發(fā)展起來的。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計與制造中的具體應(yīng)用

2.1 虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計

在沒有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的情況下，以往的機(jī)械設(shè)計制造過程當(dāng)中，如果有某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤，很有可能需要重新進(jìn)行樣品試驗(yàn)，且整個過程之前的數(shù)據(jù)可能全部浪費(fèi)而造成增加不必要的工序以及增加時間還有經(jīng)濟(jì)的成本。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過事先對產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在三維虛擬空間中操作零件進(jìn)行修改和組裝成各種可行性方案的模型，所以運(yùn)用虛擬技術(shù)代替產(chǎn)品實(shí)物來進(jìn)行樣品的設(shè)計制造與測試，極大的提高了生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期且降低成本，從而可以有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)當(dāng)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)上有兩個方面的體現(xiàn)，一個是虛擬設(shè)計，虛擬設(shè)計是指設(shè)計者根據(jù)進(jìn)行虛擬設(shè)計產(chǎn)品來模擬可行性的研究，實(shí)驗(yàn)，檢測以及達(dá)到預(yù)期的工業(yè)需求效果，如果出現(xiàn)問題也能及時修改直到完善產(chǎn)品為止?？梢哉f是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要用于產(chǎn)品生產(chǎn)之前設(shè)計方面，主要運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計方法的工程設(shè)計主要有兩種，一種是利用CAD系統(tǒng)直接產(chǎn)生模型，一種是運(yùn)用VR-CAD系統(tǒng)將設(shè)計引進(jìn)CAD中來。設(shè)計者在虛擬設(shè)計環(huán)境中直接進(jìn)行設(shè)計修改分析操作。避免出現(xiàn)設(shè)計問題，更好的協(xié)調(diào)產(chǎn)品各部分的關(guān)系。另一個方面是虛擬制造：虛擬制造是運(yùn)用計算機(jī)仿真技術(shù)在高性能計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)體的協(xié)同工作。產(chǎn)品生產(chǎn)的各級管理能夠清晰的體現(xiàn)在計算機(jī)上，這使設(shè)計師對產(chǎn)品的制作過程有著充分的決策能力以及控制能力。虛擬現(xiàn)實(shí)制造技術(shù)在制造業(yè)中的成功應(yīng)用也得到了推廣，尤其是在航空航天還有輪船汽車等領(lǐng)域應(yīng)用的非常顯著。汽車的發(fā)動機(jī)試用。模擬運(yùn)行，各種燃料以及各種零部件材料的比例都可以運(yùn)用計算機(jī)形成三維實(shí)體模型實(shí)現(xiàn)觀察、研究、討論。虛擬現(xiàn)實(shí)制造運(yùn)用虛擬樣機(jī)代替實(shí)體物理模型可以對產(chǎn)品進(jìn)行展示，分析，測試。對其中的問題進(jìn)行個合理的修改，更進(jìn)一步的提高產(chǎn)品制造的成功率。實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益的最大化以及提升企業(yè)的競爭優(yōu)勢。

3 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在慢慢的從根本上改變機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)中等傳統(tǒng)模式。在制造產(chǎn)品之前，先運(yùn)用虛擬環(huán)境進(jìn)行虛擬產(chǎn)品的概念設(shè)計，通過借助計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行建模以便于分析、研究、檢查產(chǎn)品是否符合設(shè)計要求以及對產(chǎn)品的制造過程和未來使用周期對產(chǎn)品的影響進(jìn)行預(yù)測和評價。這樣不僅代替了實(shí)體實(shí)驗(yàn)，降低了研發(fā)成本還有縮短研發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化，保證產(chǎn)品的最優(yōu)質(zhì)量。