计算机虚拟制造技术在现代制造业中应用

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1、计算机虚拟制造技术在现代制造业中应用　　摘要：随着计算机网络和虚拟现实等先进技术的出现，虚拟制造技术应运而生，它的诞生是现代科学技术和生产技术发展的必然结果，是各种现代制造技术与系统发展的必然趋势。关键词：计算机虚拟制造技术现代制造业应用中图分类号：G623.58文献标识码：A文章编号：前言所谓的虚拟制造,目前还没有统一的定义标准,但综合地讲,虚拟制造可定义为是利用仿真与虚拟现实技术,在高性能计算机及高速网络的支持下,采用群组协同工作,通过模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问

2、题,实现产品制造的本质过程,包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验,并进行过程管理与控制。一、虚拟制造的关键技术7虚拟制造是一种新的制造技术,它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。虚拟制造技术涉及面很广,诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后3项是虚拟制造的核心技术。1、建模技术虚拟制造系统VMS(VirtualManufacturingSystem)是现实

3、制造系统RMS(RealManufacturingSystern)在虚拟环境下的映射,是RMS的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。VMS的建模应包括:生产模型、产品模型和工艺模型的信息体系结构。(1)生产模型可归纳为静态描述和动态描述2个方面。静态描述是指系统生产能力和生产特性的描述。动态描述是指在己知系统状态和需求特性的基础上预测产品生产的全过程。(2)产品模型是制造过程中,各类实体对象模型的集合。目前产品模型描述的信息有产品结构明细表、产品形状特征等静态信息。而对VMS来说,要使产品实施

4、过程中的全部活动集成,就必须具有完备的产品模型,所以虚拟制造下的产品模型不再是单一的静态特征模型,它能通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需的模型。(3)工艺模型将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来。以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能:计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。2、仿真技术7仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型,然后在分析的基础上运行此模型,从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型

5、为对象的研究方法,而不干扰实际生产系统,同时仿真可以利用计算机的快速运算能力,用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期,因此可以缩短决策时间,避免资金、人力和时间的浪费。计算机还可以重复仿真,优化实施方案。仿真的基本步骤为:研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果并分析。产品制造过程仿真,可归纳为制造系统仿真和加工过程仿真。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程和设计交互行为仿真等,以便对设计结果进行评价,实现设计

6、过程早期反馈,减少或避免产品设计错误。加工过程仿真,包括切削过程仿真、装配过程仿真,检验过程仿真以及焊接、压力加工、铸造仿真等。目前上述两类仿真过程是独立发展起来的,尚不能集成,而VM中应建立面向制造全过程的统一仿真。3、虚拟现实技术VRT(VirtualRealityTechnology)7虚拟现实技术是为改善人与计算机的交互万式,提高计算机可操作性中产生的,是人的想象力和电子学等相结合而产生的一项综合技术,它综合利用计算机图形系统,各种显示和控制等接口设备及多媒体计算机仿真技术,在计算机上生成一

7、种特殊的、可交互的三维环境(称为虚拟环境),虚拟现实系统VRS(VirtualRealitySystern)包括操作者、机器和人机接口3个基本要素,用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然交互,使人产生身临其境的沉浸感觉。它不仅提高了人与计算机之间的和谐程度,也成为一种有力的仿真工具。利用VR系统可以对真实世界进行动态模拟,计算机能够跟踪用户的交互输入,并及时按输入修改虚拟环境,使人产生身临其境的感觉,充分发挥用户的想象力。交互性、沉浸性和想象力是VR系统在人—机关系上的基本特征。这3个特征充分反

8、映了人的主导作用:从过去只能从外部观看计算机的处理结果,到能沉浸到计算机创建的环境中去;从只能通过键盘、鼠标同计算机环境中单维数字化信息发生交互作用,到有可能从定性和定量综合的环境中得到感性和理性的认识,让用户沉浸其中,以获取知识和形成新的概念。二、虚拟制造技术在制造业中的应用7虚拟制造技术在制造业中的应用:机床是制造业的主要生产设备,制造业中许许多多产品的零件都直接或间接地经过机床加工。随着社会的进步,人们对各类产品的要求也越来越高,像汽车这样大批量生产的产品,也要