虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程的模擬-文庫(kù)吧
2025-06-29 01:57 本頁(yè)面
【正文】 很貴大的促進(jìn)了該技術(shù)在如產(chǎn)品設(shè)計(jì)，造型，車間管理，過程模擬，生產(chǎn)計(jì)劃，培訓(xùn)，測(cè)試和驗(yàn)證等工程領(lǐng)域的發(fā)展。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在實(shí)際投入生產(chǎn)制造之前，有效地解決所遇到的問題，從而可以避免重大錯(cuò)誤，使得該技術(shù)在制造應(yīng)用中有著很大的潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)不僅在三維空間里為人們提供了一個(gè)可視環(huán)境，而且還在定性和定量上為人們做出改進(jìn)性決定提供了依據(jù)[8]。下面這不分著重討論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，包括，設(shè)計(jì)，原型制作，加工，裝配，檢查，準(zhǔn)備，培訓(xùn)和模擬。虛擬現(xiàn)實(shí)在制造業(yè)中的應(yīng)用被分成了三類。運(yùn)營(yíng)管理，制造工藝，設(shè)計(jì)。現(xiàn)就對(duì)每組進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，會(huì)在后面的內(nèi)容中會(huì)對(duì)每組進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的分類。. 設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)會(huì)成為一個(gè)非常重要的依據(jù)，該技術(shù)已經(jīng)被申請(qǐng)應(yīng)用于兩個(gè)不同的專利設(shè)計(jì)里，關(guān)于設(shè)計(jì)和原型制作詳見表2，關(guān)于設(shè)計(jì)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的好處詳見表4。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也為設(shè)計(jì)者在進(jìn)行新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段提供了一個(gè)虛擬的設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境下可以構(gòu)造出一個(gè)產(chǎn)品的3D“素描”圖。在這種情況下，例如鉸接、裝配等機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能特性，就可以用來評(píng)估概念設(shè)計(jì)的可行性，也可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行相關(guān)的修改，一旦設(shè)計(jì)人員滿意他們的設(shè)計(jì)，那么他將會(huì)被用于進(jìn)行相關(guān)的修改。在產(chǎn)品開發(fā)過程，原型制作是一個(gè)非常必要的步驟。產(chǎn)品模型可以體現(xiàn)產(chǎn)品的一些特征，根據(jù)產(chǎn)品模型可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研、評(píng)估和改進(jìn)。虛擬樣本可以證明進(jìn)行物理方案設(shè)計(jì)的可行性，可以進(jìn)行工程分析，生產(chǎn)計(jì)劃，支持管理決策，也可以從潛在的新產(chǎn)品客戶得到一些反饋。虛擬環(huán)境的模型制作就包括這些[6]。(a) 功能性: 模擬樣品會(huì)明確地確定和實(shí)際產(chǎn)品的功能性、態(tài)行為。(b) 人的相互作用： 人所起的作用包括必要的實(shí)際模擬，或是人們也要必然的參與 實(shí)際的模擬當(dāng)中去。(c) 環(huán)境： 在脫機(jī)狀態(tài)下可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)功能的仿真，或是可以將脫機(jī)狀態(tài)下 的組合模擬機(jī)和實(shí)施仿真結(jié)合在一起。. 運(yùn)營(yíng)管理 運(yùn)營(yíng)管理被分成三個(gè)類別：計(jì)劃、模擬和培訓(xùn)。關(guān)于在這些工序中使用模擬環(huán)境的好處詳見于表4 。 表2 虛擬設(shè)計(jì)在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用應(yīng)用 定義 舉例 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 虛擬設(shè)計(jì)就是應(yīng)用虛擬技術(shù)為設(shè)計(jì)工作者提供一個(gè)虛擬環(huán)境來評(píng)估設(shè)計(jì)和備用設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品模擬學(xué)和產(chǎn)品工程學(xué)有效地結(jié)合在一起 來進(jìn)行人體跟蹤。原型制作 虛擬模型制作是指應(yīng)用虛擬虛擬模型將物理模型代替或是結(jié)合在一起的制作過程，從而為新產(chǎn)品開發(fā)、檢測(cè)和具體的評(píng)估提供一個(gè)候選的特征設(shè)計(jì)。麻省理工學(xué)院已開發(fā)了一個(gè)為了機(jī)械設(shè)計(jì)的虛擬車間。該項(xiàng)目是為設(shè)計(jì)師做概念設(shè)計(jì)時(shí)所提供的一個(gè)模擬車間，所以必須要考慮到制造工藝， 該模擬車間由一個(gè)帶鋸，一個(gè)鉆床，一個(gè)銑床，一個(gè)搖臂鋸，一個(gè)臺(tái)鋸組成，伊利諾伊大學(xué)，芝加哥，普渡大學(xué)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)在于通過利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將復(fù)雜的機(jī)械零部件簡(jiǎn)潔的繪制出來。 圖1 完全獨(dú)立的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境 圖2 通過現(xiàn)實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的虛擬工廠由于靈感式的工廠計(jì)劃需要，人們?cè)趯?duì)計(jì)劃的論述改進(jìn)、支持跨學(xué)科間的研究討論中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)非常有用。圖1所示的完全獨(dú)立的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，將會(huì)在未來的工廠設(shè)計(jì)中作為一個(gè)基本的工具而被使用。該虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境已經(jīng)被開發(fā)應(yīng)用于視覺地、三維的空間中，被用以探索各混合產(chǎn)品間的相互影響、核實(shí)時(shí)間表、以及工人的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[11]。虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn)是當(dāng)今世界對(duì)雇員所傳授的最先進(jìn)的制造技術(shù)和程序。利用刃腳虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)使人們覺得模擬培訓(xùn)發(fā)生現(xiàn)實(shí)里的實(shí)際設(shè)施中，會(huì)使人們覺得在行動(dòng)中、視覺上以及聽覺中都在現(xiàn)實(shí)里[12]。一些模擬的產(chǎn)品會(huì)為人們?cè)诿枥L模型產(chǎn)量化時(shí)提供相關(guān)依據(jù)（如: Witness 2003, Simul8和Flexsim），圖2所示的虛擬環(huán)境就是利用Witness VR專門為一個(gè)工廠[13]開發(fā)的，表3列舉了模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生產(chǎn)管理中的一些應(yīng)用。. 制造工藝 制造工藝分為三部分：加
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