虚拟制造技术的发展与应用研究

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1、2010年第7期福建电脑29虚拟制造技术的发展与应用研究彭纳(西南科技大学计算机学院四川绵阳621010)【摘要】：对虚拟制造技术的发展与应用进行论述重点介绍虚拟制造产生的背景相涵义虚拟制造与实际制造的关系，实施虚拟制造的收益，虚拟制造的关键技术及目前的研究与应用现状等，并对虚拟制造的应用前景及发展方向进行展望。【关键词】：虚拟制造(VM)；实际制造(RM)；应用关键技术虚拟制造技术正是在强调柔性和快速的前提下于世纪年代计一规模化大生产的串行式结构．只有在试制出样品后才进行提出的概念．并在世纪年代得到重视和发展它是以虚拟现实和产品信息反馈。决

2、定是否要修改设计而在虚拟制造中，可以随仿真技术为基础。对产品的设计、生产过程统一建模．在计算机时在设计过程中检验可制造性和可装配性。方便的修改模型，信上实现产品从设计、加工、装配、检验直至整个生命周期的模拟息反馈更为及时和仿真。这里所说的制造过程，包括产品级的制造和企业级的生f2)提高产品质量。虚拟制造过程通过对多种制造方案进行产管理．国际上称之为”大制造”一目前国际上对虚拟制造并仿真。优化产品设计和工艺设计．弥补了传统制造业靠经验决定没有统一的定义．年月在美国俄亥俄州举办的虚拟制造用户专加工方案的不足．提高了产品质量题讨论会上．人们根据制造

3、过程的侧重点不同将虚拟制造分为(31降低资源消耗。由于虚拟制造在计算机中进行，并不消类．提出了”个中心”的分类方法，即”以产品为中心的虚拟制耗实际生产所需的物理材料．减少了材料浪费和刀具磨损造”、”以生产为中心的虚拟制造”和--以控制为中心的虚拟制f41提高企业柔性生产能力。增强企业决策准确性。决策者造”．获得国际学术界的认同可以在虚拟制造中了解产品性能、制造成本、生产进度等信息，”以产品为中心的虚拟制造”是将制造信息加人到产品设有助于决策者把握利润与风险之问的平衡计与工艺设计过程中．在计算机中生成制造过程原型．对多种制虚拟制造的关键技术造方

4、案进行仿真，对数字化产品模型的性能、可制造性、可装配虚拟制造涉及的技术领域十分广泛．从其软件实现和人机性、成本等进行分析．优化产品设计和工艺设计，以期尽早发现接口而言．虚拟制造的实现在很大程度上取决于虚拟现实技术产品设计及工艺过程存在的问题的发展，这其中包括计算机图形学技术、传感器技术、系统集成”以生产为中心的虚拟制造”是将仿真信息加人到生产计技术等从制造技术的角度讲可将虚拟制造技术的体系结构分划模型中．以便快速便捷的评价多种生产计划。优化生产计划和为以下3大主体技术群，即建模技术群、仿真技术群、控制技术制造环境的配置主要是根据企业现有资源对

5、不同的加工过程群．虚拟制造技术研讨会上将其进一步细化为13个技术领域和进行评估优化．决定合理的生产组织方式44项技术。”以控制为中心的虚拟制造”是将仿真能力加人到设备控虚拟现实技术制模型中．提供实际生产过程中的虚拟环境．使企业在考虑车间”虚拟现实”rvR1，的概念是20世纪8O年代初美国公司的控制行为的基础上对制造过程进行优化控制创建人之一提出来的．他认为．虚拟现实意味着”用电子计算机这三类虚拟制造的比较见表1：合成的人工世界。”虚拟现实强调”身临其境”的感觉。人们可以在虚拟环境中看、听、触摸、操作物体，如同在现实环境中一类型目标要解决的问题

6、样．希望以一种”自然”的方式与虚拟环境进行交互虚拟现实以产品为中心的VM优化产品设计和工艺设计设计出来的产品是什么样的?覆盖人类感知世界的多重信息通道．通过计算机把视觉、听觉、以生产为中心的VM优化资源配露和生产组织这样组织生产合理吗?触觉、味觉等多种信息合成并提示给人的感觉器官，从而把人、以控制为中心的VM优化车间控制应如何去控制?现实世界和虚拟空间结合起来融为一体相互间进行信息的交表1三种类型虚拟制造的比较流与反馈．各种VR装置是人们与虚拟环境进行交互的媒介。虚拟制造是实际制造在计算机中的映射与本质体现．实际好的VR装置可以使用户体验到很

7、高的”沉浸度”。生产过程是实际的物质流、信息流在控制流的协调作用下．实现装置的发展离不开传感器技术，视觉、听觉、嗅觉、味觉，触觉投入到产出的过程．而虚拟制造过程则是现实制造系统在虚拟等都可以通过传感器进行模拟虚拟现实中经常用到的装置有环境下的映射实际制造系统和虚拟制造系统可用下式表示：数据手套、头盔、六自由度鼠标、力反馈器、空间位置传感器等。RMS={RPS，RIS，RCS}；一个VR装置上通常会有多个至数十个传感器．以数据手VMS={VPS，VIS，VCS}；套为例．它可以完成对手指关节弯曲度和手指开合情况的测量．其中RMS和VMS分别表示

8、实际制造系统和虚拟制造系将手的姿态和动作传递给计算机．让计算机做出正确的反应。并统，RPS，RIS，RCS分别是实际物质流、实际信息流、实际控制流；通过手套上的力学