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虚拟现 实对制造业的作用
      早期的 应用研究主要集中于互动娱乐,随着各 种相关条件的改善,虚拟现 实可以广泛应用于工程设计、制造技术、电子商务、医疗、教育、军事等方面。在工程设计和制造中,应用虚拟现实技术,可以克 服资金与技术设计等“瓶颈”,充分发 挥工程技术人员的想象力和创新能力,进行机 械制造技术与工程设计,对传统 制造业生产结构与生产流程进行改造等。

(1)模拟产品的外形设计

      以波音777飞机外型设计为例,以往的 外形设计须先制作外形模型,要通过 多次的评测和修改,耗费工时。采用虚 拟现实建模的外形设计后,可随时修改和评测,方案确 定后的建模数据可直接用于冲压模具设计、仿真和加工,甚至用于广告和宣传。

(2)模拟产品的结构设计

      在复杂 产品的结构设计中,通过虚 拟现实技术可以直观地进行设计,避免可 能出现的干涉等问题。例如,设计师 戴上头盔显示器,便可穿行于虚拟的“飞机”中,审视“飞机”的各项设计,缩短了研发周期。这样的 设计能制造的飞机产品与设计方案的偏差小于千分之一英寸,从而保 障了机翼和机身的接合顺利。

(3)虚拟样机的性能评估

      在传统制造业中,产品的 质量和工作性能只能当产品生产出来后,通过试运转才能判定。而采用虚拟现实技术,设计师 可以在设计阶段对方案进行可视化的性能评估。例如Caterpillar公司与 美国国家超级计算机应用中心合作进行大型挖掘机的设计。设计人 员可以操纵这个虚拟的挖掘机,通过头 盔显示器对未来的新型车辆在运行、操作、挖掘时 的情况进行观察,以判断 在实时运行过程中存在的问题。

(4)原型分析

      飞机、汽车和 其他高速运动的运载工具的模型、原型样 机或实物都需要在风洞中进行试验。风洞试 验时测试气流和被测物体之间的力和力矩,观察流 体的流动等情况,并对这 些实验结果进行分析,以作出结论。然而,风洞实验的开销很大,过程复杂,所得的 实验数据处理繁琐。在“虚拟风洞”中用户 可以随时变换尺度、变换观察的角,甚至还能够用手去“调整”流场中流线的变化。

(5)模拟产品的加工过程

       产品设计的合理性、可加工性、加工方 法和机床的选用、加工过 程中可能出现的加工缺陷等在设计时是不容易发现和确定的,必须经过仿真和分析。通过虚拟现实技术,先发现问题,采取修 改设计或其他措施,保证工期和产品质量。

(6)模拟产品的装配过程

      大型机 械产品的零部件数量很多、结构复杂、品种繁多,使用传 统的手段很难清楚地表现大型机械产品的装配过程和各零部件之间的位置关系。利用虚拟现实技术,在计算 机中建立各个零部件的模型,就可以 演示机械产品的装配过程。如果用 户佩戴上立体眼镜或数据手套,就能够 看到三维的装配程序。

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