虛擬現實及其在機械工程中的應用(三)

   時間:2014-03-12 02:20:05
虛擬現實及其在機械工程中的應用(三)簡介
    2.1初步設計階段   在這一階段有兩個模塊可以調用:一個為物件庫模塊,其中包括了起重機所有零部件的各種型號、尺寸的實體造型(包括其屬性信息)等,若事先……
虛擬現實及其在機械工程中的應用(三)正文
  2.1初步設計階段

在這一階段有兩個模塊可以調用:一個為物件庫模塊,其中包括了起重機所有零部件的各種型號、尺寸的實體造型(包括其屬性信息)等,若事先把所有實體一個個地造好,並存儲起來,則費時費力又浪費存儲空間,因此我們採用AutoCAD中的ADS或ARX進行參數化造型;另一個模塊為方法庫模塊,這個模塊實質上是包含所有起重機設計步驟,設計準則以及一些專家的經驗的資料庫,使用這個模塊,只要用戶輸入主要設計參數,如類型、噸位等,系統就可以自動或半自動生成預設的設計方案,該模塊還允許用戶按需調整起重機的配置,甚至可以互動式地進行一些非標準件的設計,以達到用戶的要求,這一部分用VC++5.0編製。

運用這一系統,設計者可得到起重機設計的初步配置。

2.2建模模擬階段

在這個系統中,設計者將在CAD中生成的實體造型信息輸入到虛擬環境中進行實時的裝配,若發現不合適的地方,如位置上發生干涉,運動學性能不符合要求等,允許設計者在虛擬環境中進行修改或更換,並將修改的信息返回至CAD的圖形資料庫中。虛擬環境採用VRML建立,其交互方法也採用VRML編製。信息的交換直接採用DFX文件和wrl文件轉換技術。這一部分主要是通過視覺效果,並輔以聽覺感受,給設計者以感官認識,如起重機的外形,工作運動情況等,並使設計者在虛擬環境中與起重機模型進行直接交互。

2.3完善設計階段

針對起重機的性能特點,這一部分集成了有限元,動態模擬,最優化設計,可靠性分析等模塊。給初步設計完成的起重機加上某種載荷信息,使計算機自動對此起重機結構進行應力,應變,疲勞,強度,振動等計算,並將計算結果可視化,通常的方法是使用顏色來顯示不同大小數字的分佈。在虛擬環境中,我們還允許用戶動態的看到起重機在載荷作用下的工作情況:當滑鼠移至結構上某一點時,動態顯示計算值的大小;若此處計算值超過許用值時,計算機會發出警告聲響,用戶還能切開此處看斷面損壞情況;若超載,用戶還能看到起重機損壞情況的動態過程。通過這些數字在感官上的反映,促使用戶不斷的修改設計參數,使起重機的設計質量達到最高。

總之,這一部分能使用戶得到比較完善的設計結果,並且計算機會把設計結果向後傳給CAD系統,自動生成二維圖。

2.4加工製造階段

傳統的計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助製造(CAM)之間有一個鴻溝,即數據信息的傳遞問題,用計算機輔助工藝過程(CAPP)來填補這個鴻溝有著諸多困難。由於虛擬製造技術是以在計算機上製造數字化產品為目的的一種軟體技術,因此用此技術克服這個鴻溝比較容易。在這一部分可進行熱加工工藝模擬,加工過程模擬,產品裝配模擬等工作。

2.5產品的廣告與漫遊

為了適應市場競爭的要求,設計廠家不應該坐等用戶來找自己,而應該主動把自己廠家的產品推向市場。將虛擬現實製作的廣告與網上漫遊技術結合起來,使用戶通過網路能在設計廠家設計的產品中漫遊,並能直接在虛擬環境中對產品的需求方面進行實時交互,這樣可提高設計廠家的競爭力,為設計廠家謀得更多的市場份額。

虛擬現實是一項新興的技術,它還有很多不完善的地方,如:大規模數據的圖形適時現實;觸覺感知的有效實現;頭戴式顯示對人體健康的影響等等。但是,虛擬現實技術在各行各業中都有著廣闊的應用前景,尤其在機械工程行業中,虛擬現實技術將給我們的機械工程行業帶來一個嶄新的天地。

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