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文檔簡介
虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用VIRTUALDESIGN主要內(nèi)容一、前言二、CAD技術(shù)三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)四、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用五、應(yīng)用事例一、前言010203040506070開發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工原料與外購件采購管理和銷售對(duì)成本的影響所需的工時(shí)成本設(shè)計(jì)開發(fā)的重要性現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品報(bào)廢品報(bào)廢品制造原料外在因素變化設(shè)備廠房人員試制原料設(shè)備廠房人員0102030405060產(chǎn)品定義產(chǎn)品開發(fā)工藝規(guī)劃制造檢驗(yàn)應(yīng)用%避免錯(cuò)誤、或盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、盡早修正錯(cuò)誤設(shè)計(jì)開發(fā)目標(biāo)75%修改源于設(shè)計(jì)開發(fā)80%修改由制造后續(xù)階段完成計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟為改變?cè)O(shè)計(jì)方式,提高設(shè)計(jì)水平提供了很好的手段和工具虛擬產(chǎn)品開發(fā)虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期建模為基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等在產(chǎn)品開發(fā)(包括產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、測試和分析等)的綜合應(yīng)用技術(shù)。Simulation
ofproductdevelopmentactivitiesbasedon
Models
ofproductdevelopmentprocessandsystem虛擬產(chǎn)品開發(fā)的定義測試設(shè)計(jì)裝配加工分析ProductDevelopmentinComputer數(shù)據(jù)/信息原料設(shè)備廠房產(chǎn)品實(shí)際制造人員報(bào)廢品設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)評(píng)價(jià)反饋信息虛擬加工虛擬裝配虛擬檢測市場信息虛擬產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)何謂虛擬其一、完全高度的數(shù)字化其二、異地協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化其三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的多維交互性二、CAD技術(shù)CAD技術(shù)的發(fā)展工程分析繪圖造型智能設(shè)計(jì)產(chǎn)品建模技術(shù)的發(fā)展
重點(diǎn)放在開發(fā)和制造零件重點(diǎn)放在產(chǎn)品的形成過程原型3DCAD2DCAD繪圖DigitalMock-upDigitalPrototype計(jì)算機(jī)輔助繪圖1960年代初,美國ISutherland提出交互式計(jì)算機(jī)輔助繪圖的概念,由此開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)的領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助幾何造型產(chǎn)品的三維幾何模型包含更多的產(chǎn)品幾何信息,可以用于進(jìn)一步的產(chǎn)品分析和生產(chǎn)準(zhǔn)備。同時(shí)三維幾何模型直觀,便于設(shè)計(jì)人員直接評(píng)價(jià)產(chǎn)品數(shù)字模型傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)的缺點(diǎn)人機(jī)交互手段不足幾何尺寸必須確定以鼠標(biāo)和鍵盤為代表的人機(jī)交互工具不符合設(shè)計(jì)人員習(xí)慣在幾何尺寸等信息尚未確定的概念設(shè)計(jì)等上游設(shè)計(jì)階段,傳統(tǒng)的CAD無能為力物理屬性考慮欠缺無法真實(shí)地表現(xiàn)產(chǎn)品的物理特性,因此不能真實(shí)地分析產(chǎn)品性能虛擬產(chǎn)品建模重點(diǎn)放在開發(fā)和制造零件重點(diǎn)放在產(chǎn)品的形成過程原型重點(diǎn)放在產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品
3DCAD2DCAD繪圖DigitalMock-upDigitalPrototypeVirtualPrototype三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)?虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality,VR)是一種三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)與計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù),允許用戶通過視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺和味覺等多種知覺方式實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)所建造的仿真環(huán)境發(fā)生相互作用。虛擬現(xiàn)實(shí)!虛擬環(huán)境
virtualenvironment人工現(xiàn)實(shí)
artificialreality計(jì)算機(jī)合成環(huán)境
computersynthesizedenvironment虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特征沉浸Immersion交互Interaction想象Imagination3I虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VR硬件計(jì)算機(jī)VR軟件操作者方位跟蹤系統(tǒng)聲音識(shí)別系統(tǒng)場景顯示系統(tǒng)觸覺反饋器虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備(輸入設(shè)備)數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣跟蹤系統(tǒng)的位置傳感器(電磁式、聲學(xué)式、光學(xué)式、機(jī)械式)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備(輸出設(shè)備)頭盔顯示器眼鏡環(huán)幕增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AugmentedReality)是一種“虛實(shí)結(jié)合”的人機(jī)交互技術(shù),是“看穿(see-through)”計(jì)算機(jī)生成顯示的技術(shù)。比如,在進(jìn)行轎車整車裝配時(shí),車身是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像,而車架、裝配環(huán)境則是實(shí)物,用戶可以操作車身,使之逼真地安放在真實(shí)的車架上,從而進(jìn)行裝配分析。四、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)及其應(yīng)用虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或工程設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)分析的技術(shù),是新一代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用形狀設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)虛擬形狀設(shè)計(jì)對(duì)于規(guī)則形體,可以采用語音識(shí)別、手勢跟蹤的交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)體生成、尺寸更改、形狀變更、實(shí)體變換(移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等),從而完成形體設(shè)計(jì)虛擬形狀設(shè)計(jì)單獨(dú)使用語音命令“產(chǎn)生高20mm、長100mm、寬50mm的長方體”“放置對(duì)象于X=10、Y=10、Z=20處”“將對(duì)象沿X移動(dòng)10mm”語音與手勢合用指著對(duì)象,“選擇”確定雙手間距,“長度這么長”“改變長度”,作手勢虛擬形狀設(shè)計(jì)對(duì)于自由曲面,主要采用手勢和虛擬工具,完成曲面設(shè)計(jì)。虛擬形狀設(shè)計(jì)單獨(dú)使用手勢手勢比劃虛擬工具虛擬油泥建模(VirtualClayModeling):允許工業(yè)造型技術(shù)人員以類似于傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式(刮、削、掃、抹等)制作出隨心所欲的模型虛擬裝配設(shè)計(jì)借助虛擬裝配設(shè)計(jì)技術(shù),設(shè)計(jì)人員可以在虛擬環(huán)境中使用各種裝配工具對(duì)產(chǎn)品的裝配性進(jìn)行分析,而且可以產(chǎn)生裝配規(guī)劃虛擬裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員可以利用手套或其它設(shè)備按照自己的經(jīng)驗(yàn)裝配或拆卸
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