虛擬設計及其應用

虛擬設計技術及其應用VIRTUALDESIGN主要內容一、前言二、CAD技術三、虛擬現實技術四、虛擬設計技術及其應用五、應用事例一、前言010203040506070開發(fā)設計生產準備與加工原料與外購件采購管理和銷售對成本的影響所需的工時成本設計開發(fā)的重要性現實產品開發(fā)與生產設計評價產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產品定義產品開發(fā)工藝規(guī)劃制造檢驗應用%避免錯誤、或盡早發(fā)現錯誤、盡早修正錯誤設計開發(fā)目標75%修改源于設計開發(fā)80%修改由制造后續(xù)階段完成計算機技術的成熟為改變設計方式，提高設計水平提供了很好的手段和工具虛擬產品開發(fā)虛擬產品開發(fā)技術是以計算機仿真和產品生命周期建模為基礎，計算機圖形學、人工智能、網絡技術、多媒體技術和虛擬現實技術等在產品開發(fā)（包括產品構思、設計、制造、測試和分析等）的綜合應用技術。Simulation

ofproductdevelopmentactivitiesbasedon

Models

ofproductdevelopmentprocessandsystem虛擬產品開發(fā)的定義測試設計裝配加工分析ProductDevelopmentinComputer數據/信息原料設備廠房產品實際制造人員報廢品設計虛擬樣機評價反饋信息虛擬加工虛擬裝配虛擬檢測市場信息虛擬產品開發(fā)與生產何謂虛擬其一、完全高度的數字化其二、異地協同產品開發(fā)的網絡化其三、虛擬現實技術提供的多維交互性二、CAD技術CAD技術的發(fā)展工程分析繪圖造型智能設計產品建模技術的發(fā)展

重點放在開發(fā)和制造零件重點放在產品的形成過程原型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的領域計算機輔助幾何造型產品的三維幾何模型包含更多的產品幾何信息，可以用于進一步的產品分析和生產準備。同時三維幾何模型直觀，便于設計人員直接評價產品數字模型傳統CAD系統的缺點人機交互手段不足幾何尺寸必須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，傳統的CAD無能為力物理屬性考慮欠缺無法真實地表現產品的物理特性，因此不能真實地分析產品性能虛擬產品建模重點放在開發(fā)和制造零件重點放在產品的形成過程原型重點放在產品全生命周期產品

3DCAD2DCAD繪圖DigitalMock-upDigitalPrototypeVirtualPrototype三、虛擬現實技術虛擬現實？虛擬現實技術(VirtualReality,VR)是一種三維計算機圖形技術與計算機硬件技術發(fā)展而實現的高級人機交互技術，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。虛擬現實!虛擬環(huán)境

virtualenvironment人工現實

artificialreality計算機合成環(huán)境

computersynthesizedenvironment虛擬現實的基本特征沉浸Immersion交互Interaction想象Imagination3I虛擬現實系統VR硬件計算機VR軟件操作者方位跟蹤系統聲音識別系統場景顯示系統觸覺反饋器虛擬現實設備（輸入設備）數據手套和數據衣跟蹤系統的位置傳感器(電磁式、聲學式、光學式、機械式)虛擬現實設備（輸出設備）頭盔顯示器眼鏡環(huán)幕增強虛擬現實增強現實技術(AugmentedReality)是一種“虛實結合”的人機交互技術，是“看穿(see-through)”計算機生成顯示的技術。比如，在進行轎車整車裝配時，車身是由計算機產生的圖像，而車架、裝配環(huán)境則是實物，用戶可以操作車身，使之逼真地安放在真實的車架上，從而進行裝配分析。四、虛擬設計技術及其應用虛擬產品設計虛擬產品設計是以虛擬現實技術為基礎，實現產品或工程設計與評價分析的技術，是新一代的計算機輔助設計技術。虛擬產品設計技術的應用形狀設計裝配設計工程設計虛擬形狀設計對于規(guī)則形體，可以采用語音識別、手勢跟蹤的交互系統實現實體生成、尺寸更改、形狀變更、實體變換（移動、旋轉等），從而完成形體設計虛擬形狀設計單獨使用語音命令“產生高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移動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”“改變長度”，作手勢虛擬形狀設計對于自由曲面，主要采用手勢和虛擬工具，完成曲面設計。虛擬形狀設計單獨使用手勢手勢比劃虛擬工具虛擬油泥建模(VirtualClayModeling)：允許工業(yè)造型技術人員以類似于傳統的手工設計方式（刮、削、掃、抹等）制作出隨心所欲的模型虛擬裝配設計借助虛擬裝配設計技術，設計人員可以在虛擬環(huán)境中使用各種裝配工具對產品的裝配性進行分析，而且可以產生裝配規(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自己的經驗裝配或拆卸