分析虛擬現實技術在機械設計與制造中的應用

聶守凱 杭州力泰起重機械有限公司

引言：隨著科學技術的高速發展，越來越多的高科技技術在涌現出來，虛擬現實技術就是隨著科學發展而順應時代的一種高科技技術，這項技術的產生很好的滿足現代人類的生活需求，因此它被廣泛的應用在人們生活中的各個領域，而現如今機械制造業也有非常高速的發展，而這兩種技術的相互交融而發展的產物對人們的生活也帶來了巨大的便利，利用計算機虛擬現實技術對工業數控機床設備制造更多的可能。

1 虛擬現實技術的概述

虛擬現實技術是一項面向新世紀的全新的高科技技術，它產生于上個世紀八十年代，主要是以計算機技術為前提，融合了各領域多方面的的高科技技術，它主要是為人們展現出一個逼真的虛擬環境，能讓人得到視覺、聽覺、觸覺等逼真的系統反饋。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交互方式。利用高性能計算機的仿真技術，實現人與環境直接交互方式，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。虛擬現實技術的基本特性有沉浸性，交互性，多感知性，實時性四種。沉浸性是虛擬現實技術中的首要特征，通過計算機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生的各種事情。逼真的非常貼近人與現實的自然交互一樣，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，它并不是一個動態的，使用者可以通過電腦鼠標鍵盤等進行操作還有通過聲音命令來進行一種接近自然的人機交互形式，系統能夠對使用者的輸入做出一系列的響應反饋。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，反應的裝置，是人體能夠得到非常逼真的感受，能夠進行更好的設計。實時性是指使用者積極主動的參與實時的交互，顯示，人類的活動也成為該系統中重要的一部分，組成一種融入性的交互系統，使其更加具有智能化和人性化。虛擬現實是多種技術的綜合。當然主要是基于計算機技術對各種技術進行更加深層次的集成而發展起來的。

2 虛擬現實技術在機械設計與制造中的具體應用

2.1 虛擬產品概念設計

在沒有虛擬現實技術的情況下，以往的機械設計制造過程當中，如果有某個環節出現錯誤，很有可能需要重新進行樣品試驗，且整個過程之前的數據可能全部浪費而造成增加不必要的工序以及增加時間還有經濟的成本。而虛擬現實技術是通過事先對產品進行數據分析，在三維虛擬空間中操作零件進行修改和組裝成各種可行性方案的模型，所以運用虛擬技術代替產品實物來進行樣品的設計制造與測試，極大的提高了生產效率，縮短生產周期且降低成本，從而可以有效提升企業的經濟利益。

2.2 虛擬現實技術在機械設計制造中的應用

在機械設計與制造技術當中運用虛擬現實上有兩個方面的體現，一個是虛擬設計，虛擬設計是指設計者根據進行虛擬設計產品來模擬可行性的研究，實驗，檢測以及達到預期的工業需求效果，如果出現問題也能及時修改直到完善產品為止。可以說是虛擬現實技術主要用于產品生產之前設計方面，主要運用虛擬現實的設計方法的工程設計主要有兩種，一種是利用CAD系統直接產生模型，一種是運用VR-CAD系統將設計引進CAD中來。設計者在虛擬設計環境中直接進行設計修改分析操作。避免出現設計問題，更好的協調產品各部分的關系。另一個方面是虛擬制造：虛擬制造是運用計算機仿真技術在高性能計算機網絡的支持下，在計算機上進行模擬實體的協同工作。產品生產的各級管理能夠清晰的體現在計算機上，這使設計師對產品的制作過程有著充分的決策能力以及控制能力。虛擬現實制造技術在制造業中的成功應用也得到了推廣，尤其是在航空航天還有輪船汽車等領域應用的非常顯著。汽車的發動機試用。模擬運行，各種燃料以及各種零部件材料的比例都可以運用計算機形成三維實體模型實現觀察、研究、討論。虛擬現實制造運用虛擬樣機代替實體物理模型可以對產品進行展示，分析，測試。對其中的問題進行個合理的修改，更進一步的提高產品制造的成功率。實現企業利益的最大化以及提升企業的競爭優勢。

3 結束語

虛擬現實技術正在慢慢的從根本上改變機械設計制造行業中等傳統模式。在制造產品之前，先運用虛擬環境進行虛擬產品的概念設計，通過借助計算機仿真技術進行建模以便于分析、研究、檢查產品是否符合設計要求以及對產品的制造過程和未來使用周期對產品的影響進行預測和評價。這樣不僅代替了實體實驗，降低了研發成本還有縮短研發周期，實現生產效率的最大化，保證產品的最優質量。