虚拟现实及其在机械工程中的应用

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　　【摘 要】随着科学技术的不断发展和完善，机械设计与制造在实际生产过程中也在不断改进和创新。制造企业要提高市场核心竞争力，必须要加强技术改造和创新，提高产品的质量。虚拟现实技术作为电子信息化创新的产物，也逐渐地被应用到机械制造领域，促进了该领域的更好更快发展。
　　【关键词】虚拟现实技术；机械设计；机械制造；应用要点
　　中图分类号：X701；文献标识码：A
　　引言
　　基于传统的计算机技术衍生出了虚拟现实技术，可以逼真的模拟人类的听觉、触觉、视觉等感知行为。并且随着虚拟技术的越发成熟，被广泛应用到了各个领域。尤其是机械安全领域，应用虚拟技术，可以对安全事故进行逼真的模拟，有利于工作人员寻找事故发生原因，进而提高机械的安全性。
　　1虚拟现实技术应用到机械设计中的优势
　　1.1虚拟现实拥有广泛的通用性
　　虚拟现实慢慢趋于普遍，各个企业都开始利用这项技术进行产品的设计。虚拟技术是通过力学的研究发展起来的，这就使产品在设计之初就更加容易建立模型。每个构件都有6个自由度，这是虚拟现实的根本。这就使得大部分的设计建模都能够应用虚拟现实技术，没有什么限制，所有企业都能通过虚拟技术进行建模。
　　1.2虚拟现实技术的应用使得机械设计更加便捷
　　传统的机械设计都是通过纸质的画设计图，通过设计者利用大量复杂的公式，图形进行计算，从而推算出各个零部件的尺寸，设计枯燥繁琐，还更加容易出现错误。最关键的是，需要耗费大量的时间和资源建立最初的设计模型以后，才能判断设计是否合理标准。而且一些产品的材料，契合程度都无法从最初的设计中得到结论。一旦出现错误，还需要再重新进行计算核对。这样又浪费了大量的时间，使得设计过程更加繁琐，并且耗费了企业的资源，使得企业在最佳的时间错过了生产，让企业失去了核心竞争力。然而，有了虚拟现实技术，我们就可以直接通过电脑，直接进行数据的推算，准确度大大的提升。这样的方式也减轻了设计者的负担，提升了其工作效率。并且在设计中，能够建立立体的模型，节约了企业的成本。虚拟现实技术可以使设计者通过构件材料，外观，摩擦，契合程度更好的审视自己的设计，出现错误能够马上修改。这样为企业节约出了大量的生产时间。产品生产出来，便可以抢先一步抢夺市场资源，提高竞争力。
　　1.3虚拟技术可以更好地进行后期数据的处理与分析
　　在得到许多重要的数据以后，虚拟技术可以将这些数据做成图形或者动画，通过比对，这些数据就会比我们传统的将数据排列一起更加直观，更加生动。而且利用互联网的强大资源，我们甚至可以比对近十年的数据。直观的数据比对让我们能够更好的认识自己企业的许多方面，从而企业可以清楚的认识自己的劣势，进而增强企业的竞争力。
　　2虚拟现实及其在机械工程中的应用要点
　　2.1虚拟制造技术中的建模技术
　　虚拟制造技术是指通过计算机技术将现实中的机械工程、制造工程的流程反应出来，将现实中的制造过程数字化，信息化，规模化和计算机化。虚拟制造技术的建设过程涉及到三种模型的建立。第一种模型是生产模型。而生产模型主要分为静态模型和动态模型两种类型。静态模型是指生产模型的性能和功能，动态模型是指产品所表现出来的生命周期和主要用途。第二就是产品模型。产品模型主要考究的是虚拟制造技术所产生的模型的外观。第三种模型就是工艺模型。这种模型是要在用虚拟制造技术建设模型的过程当中，联系各种工艺数据，最后将现实中的制造过程映射出来。
　　2.2虚拟制造技术中的仿真技术
　　虚拟制造技术的仿真技术，就是说用虚拟制造技术，通过互联网技术的叠加，将现实的生产过程，通过数字化和模型化，最终展示出来。在仿真技术的支持下，就可以通过对所产生的模型进行各种分析，最后研究出现实当中如果建立这种模型是否真实有用。仿真技术和现实生产是两种完全分离，并且独立的生产过程。但是虚拟制造技术中的仿真技术会对现实生产过程中实际模型的建立有着指导作用，而且仿真技术在建设模型的过程当中可以极大限度的利用高效的计算機技术，节约了大量的时间和资源，并且可以建设出比较完善的模型。
　　2.3虚拟现实技术在虚拟设计中的应用
　　虚拟设计指的是设计人员通过设计的虚拟产品，对设计的产品进行分析、研究、检查，看是否达到设计要求，使设计的产品更加完善。通常虚拟设计系统包括虚拟环境生成器和外围设备两部分组成，虚拟环境生成器是虚拟设计系统的主体，包括计算机基本软硬件、软件开发工具和其他设备，相当于一个包括各种数据库的高性能图形工作站，可根据用户需求在工具软件和数据库的支持下，设计出所需的、多维的、适人化的情景和实例。虚拟设计系统交互技术主要集中在视觉、听觉、触觉三方面，主要通过这三个方面的输入和输出设备来完成。目前主要应用两种虚拟现实的设计方法。一个通过现有的CAD系统产生模型将其转换成虚拟现实软件支持的格式，再将模型输入到虚拟现实软件中，从而完成虚拟产品的设计。另一个是通过VR—CAD系统将虚拟现实技术引入CAD虚拟现实技术环境，在产品设计过程中，这种方式不仅保证了产品设计环境的稳定性，又保证产品在虚拟技术的支持下高精度、高效率地完成。比如通过虚拟现实技术可以检查运动构件工作时的协调关系，可能出现的运动干涉，对轴、齿轮等零件的强度、刚度、耐磨和耐冲击性能进行检测，确保协调、可靠的工作性能。可以说，在机械产品设计过程中加入虚拟技术，有效保证了产品设计的效率和准确性，减少了资金和材料的消耗，为企业生产研发提供有效保障。
　　2.4虚拟现实技术在机械安全领域的应用
　　（1）在机械安全设计中应用虚拟技术。将虚拟技术运用到机械的安全设计中去，可以实现机械各种参数的整合，从而进行模拟，并将这些信息体现的更具有直观性与立体性。从而提供参考给机械的改造升级与风险评估等方面。使相关的人员可以及时的对机械素偶存在的危险进行了解，并制定相应的解决措施，提升机械的安全性。当前阶段利用虚拟技术进行机械安全的模拟，具有数据修改方便的特点。设计人员输入外部数据后，计算机自动进行生成模拟，设计人员便可在虚拟的环境中进行机械的设计、装配等，对其中存在的缺点和危险可以更加直观的感受到，并进行及时的干政，从而有效避免机械发生安全事故。
　　（2）在机械安全教学中应用虚拟技术。随着我国现代化建设中教育建设的开展，高校逐渐由之中时理论教学转变为理论与实践相结合的教学方式。众多高校在校园内建设实训基地与实验室，并开展了实验课程。机械设备种类众多，因此高校在建设实验室时往往面临资金不足的困境，进而阻碍了实验教学的更好开展。虚拟技术的出现及广泛应用为高校的实验教学提供了一种新的教学方式。
　　结束语
　　综上所述，虚拟现实技术应用于机械设计制造工作中，体现了较高的应用价值和优势，不仅能有效减轻人力劳动，提升产品质量和生产效益，还能切实增强产品市场竞争力。随着虚拟现实技术的日益成熟和完善，必将促进机械自动化进入一个崭新的阶段，推进机械制造行业的转型升级、加快发展。
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　　（作者身份证号码：34240119821211323X）
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