虛擬設計及其應用

虛擬設計技術(shù)及其運用VIRTUALDESIGN主要內(nèi)容一、前言二、CAD技術(shù)三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)四、虛擬設計技術(shù)及其運用五、運用事例一、前言010203040506070開發(fā)設計消費預備與加工原料與外購件采購管理和銷售對本錢的影響所需的工時本錢設計開發(fā)的重要性現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)與消費設計評價產(chǎn)品報廢品報廢品制造原料外在因素變化設備廠房人員試制原料設備廠房人員0102030405060產(chǎn)品定義產(chǎn)品開發(fā)工藝規(guī)劃制造檢驗運用%防止錯誤、或盡早發(fā)現(xiàn)錯誤、盡早修正錯誤設計開發(fā)目的75%修正源于設計開發(fā)80%修正由制造后續(xù)階段完成計算機技術(shù)的成熟為改動設計方式，提高設計程度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)是以計算機仿真和產(chǎn)品生命周期建模為根底，計算機圖形學、人工智能、網(wǎng)絡技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等在產(chǎn)品開發(fā)〔包括產(chǎn)品構(gòu)思、設計、制造、測試和分析等〕的綜合運用技術(shù)。SimulationofproductdevelopmentactivitiesbasedonModelsofproductdevelopmentprocessandsystem虛擬產(chǎn)品開發(fā)的定義測試設計裝配加工分析ProductDevelopmentinComputer數(shù)據(jù)/信息原料設備廠房產(chǎn)品實踐制造人員報廢品設計虛擬樣機評價反響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)與消費何謂虛擬其一、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)絡化其三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的多維交互性二、CAD技術(shù)CAD技術(shù)的開展工程分析繪圖外型智能設計產(chǎn)品建模技術(shù)的開展

重點放在開發(fā)和制造零件重點放在產(chǎn)品的構(gòu)成過程原型3DCAD2DCAD繪圖DigitalMock-upDigitalPrototype計算機輔助繪圖1960年代初，美國ISutherland提出交互式計算機輔助繪圖的概念，由此開創(chuàng)了計算機圖形學和計算機輔助繪圖技術(shù)的領域計算機輔助幾何外型產(chǎn)品的三維幾何模型包含更多的產(chǎn)品幾何信息，可以用于進一步的產(chǎn)品分析和消費預備。同時三維幾何模型直觀，便于設計人員直接評價產(chǎn)品數(shù)字模型傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)的缺陷人機交互手段缺乏幾何尺寸必需確定以鼠標和鍵盤為代表的人機交互工具不符合設計人員習慣在幾何尺寸等信息尚未確定的概念設計等上游設計階段，傳統(tǒng)的CAD無能為力物理屬性思索欠缺無法真實地表現(xiàn)產(chǎn)品的物理特性，因此不能真實地分析產(chǎn)品性能虛擬產(chǎn)品建模重點放在開發(fā)和制造零件重點放在產(chǎn)品的構(gòu)成過程原型重點放在產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品

3DCAD2DCAD繪圖DigitalMock-upDigitalPrototypeVirtualPrototype三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實？虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VirtualReality,VR)是一種三維計算機圖形技術(shù)與計算機硬件技術(shù)開展而實現(xiàn)的高級人機交互技術(shù)，允許用戶經(jīng)過視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺和味覺等多種知覺方式實時地與計算機所建造的仿真環(huán)境發(fā)生相互作用。虛擬現(xiàn)實!虛擬環(huán)境virtualenvironment人工現(xiàn)實artificialreality計算機合成環(huán)境computersynthesizedenvironment虛擬現(xiàn)實的根本特征沉浸Immersion交互Interaction想象Imagination3I虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)VR硬件計算機VR軟件操作者方位跟蹤系統(tǒng)聲音識別系統(tǒng)場景顯示系統(tǒng)觸覺反響器虛擬現(xiàn)實設備〔輸入設備〕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、聲學式、光學式、機械式)虛擬現(xiàn)實設備〔輸出設備〕頭盔顯示器眼鏡環(huán)幕加強虛擬現(xiàn)實加強現(xiàn)實技術(shù)(AugmentedReality)是一種“真假結(jié)合〞的人機交互技術(shù)，是“看穿(see-through)〞計算機生成顯示的技術(shù)。比如，在進展轎車整車裝配時，車身是由計算機產(chǎn)生的圖像，而車架、裝配環(huán)境那么是實物，用戶可以操作車身，使之逼真地安放在真實的車架上，從而進展裝配分析。四、虛擬設計技術(shù)及其運用虛擬產(chǎn)品設計虛擬產(chǎn)品設計是以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為根底，實現(xiàn)產(chǎn)品或工程設計與評價分析的技術(shù)，是新一代的計算機輔助設計技術(shù)。虛擬產(chǎn)品設計技術(shù)的運用外形設計裝配設計工程設計虛擬外形設計對于規(guī)那么形體，可以采用語音識別、手勢跟蹤的交互系統(tǒng)實現(xiàn)實體生成、尺寸更改、外形變卦、實體變換〔挪動、旋轉(zhuǎn)等〕，從而完成形體設計虛擬外形設計單獨運用語音命令“產(chǎn)生高20mm、長100mm、寬50mm的長方體〞“放置對象于X=10、Y=10、Z=20處〞“將對象沿X挪動10mm〞語音與手勢合用指著對象，“選擇〞確定雙手間距，“長度這么長〞“改動長度〞，作手勢虛擬外形設計對于自在曲面，主要采用手勢和虛擬工具，完成曲面設計。虛擬外形設計單獨運用手勢手勢比劃虛擬工具虛擬油泥建模(VirtualClayModeling)：允許工業(yè)外型技術(shù)人員以類似于傳統(tǒng)的手工設計方式〔刮、削、掃、抹等〕制造出隨心所欲的模型虛擬裝配設計借助虛擬裝配設計技術(shù)，設計人員可以在虛擬環(huán)境中運用各種裝配工具對產(chǎn)品的裝配性進展分析，而且可以產(chǎn)生裝配規(guī)劃虛擬裝配設計設計人員可以利用手套或其它設備按照本人的閱歷裝配或裝配零