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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程的模擬摘要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)是一項(xiàng)快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)接口技術(shù),其可以幫助相關(guān)專業(yè)人進(jìn)行完全的模擬實(shí)驗(yàn),進(jìn)而可以進(jìn)一步大大提高其整體影響,同時(shí)為人機(jī)之間提供了一個(gè)更加直觀的鏈接平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在好多地區(qū)被成功地應(yīng)用于許多領(lǐng)域中,包括快速印刷,制造業(yè),科學(xué)的可視化,工程上以及教育中等等。該論文以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造工藝中的應(yīng)用做一個(gè)新的論述。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);虛擬制造;虛擬環(huán)境簡(jiǎn)介對(duì)于當(dāng)今制造領(lǐng)域的生產(chǎn)廠家而言,為了提高生產(chǎn)效率和降低制造成本,他們亟需將概念化的新興技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。這些新興技術(shù)中就包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的來源可以向后追蹤到“最終顯示”中[1],虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使其應(yīng)用者通過計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)入到三維(3D)世界中,這些虛擬的東西猶如實(shí)物一樣,應(yīng)用人員可以隨意觀察,拖動(dòng)以及分析。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際是通過假設(shè)構(gòu)造的初始概念,是將人大腦想象出來的的東西通過計(jì)算機(jī)圖形表示出來。該技術(shù)也是一種新型的獲取技術(shù)知識(shí)的渠道,也是以前未曾敢于想象的一種思想概念[2]。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)在許多領(lǐng)域貢獻(xiàn)更大作用。虛擬制造技術(shù)(VM)是一種將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)中的生產(chǎn)技術(shù),然而,當(dāng)Shuklaetal.[4]對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再次有了一定貢獻(xiàn)和發(fā)展時(shí),其實(shí)早在1995年[3],馬里蘭大學(xué)的研究者已將該技術(shù)介紹到了虛擬制造技術(shù)中。虛擬制造技術(shù)就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以幫助制造系統(tǒng)[5]獲取到真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境下的結(jié)構(gòu)、位置以及其相關(guān)特點(diǎn),虛擬制造技術(shù)為在“計(jì)算機(jī)中生產(chǎn)”提供了可能。也就是說虛擬制造技術(shù)會(huì)提供一個(gè)非常強(qiáng)大的模擬仿真環(huán)境,使得所有產(chǎn)品包括關(guān)聯(lián)在一起的制造工藝在內(nèi)的制造和裝配工序,都可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)模擬。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類IvanSutherland詳細(xì)的介紹過模擬世界的關(guān)鍵在于完整的感官輸入和輸出,這也是當(dāng)前關(guān)于研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)之所在。他的挑戰(zhàn)在于如何使得計(jì)算機(jī)屏幕成為人們感覺虛擬中的東西猶如真實(shí)的:即看著真實(shí),用著真實(shí),聽著真實(shí)和感覺著真實(shí)[1]。雖然將所有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類很難,但是大多的組態(tài)大致可以分成主要的三種,并且每類都可以通過實(shí)際的深入深入程度或是用以解決該問題的方法來標(biāo)注。這些類別包括non-immersive(桌面)系統(tǒng),semi-immersive投影系統(tǒng),以及如表1所示的深入浸入系統(tǒng)。已經(jīng)有大量的關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件出現(xiàn)在市場(chǎng)上了,這些軟件可以應(yīng)用于開發(fā)不同領(lǐng)域虛擬環(huán)境(如SuperscapeVRT和SENSE8),此外,這些軟件包已經(jīng)被應(yīng)用于虛擬生產(chǎn)開發(fā)當(dāng)中(如:DELMIA)。DELMIA軟件包已經(jīng)為相關(guān)專業(yè)人員提供用以開發(fā)虛擬生產(chǎn)環(huán)境,從而來幫助完成生產(chǎn)計(jì)劃,費(fèi)用估算,廠區(qū)配置,工效學(xué),機(jī)器人學(xué),機(jī)械學(xué),相關(guān)檢查,工廠模擬,生產(chǎn)管理等等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用制造業(yè)會(huì)為一個(gè)在國家工業(yè)化進(jìn)程中提供非常大的動(dòng)力,然而,當(dāng)今的制造業(yè)越來越難以滿足顧客的需求,并且越來越失去競(jìng)爭(zhēng)力了。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在近十年的發(fā)展,已經(jīng)大表1虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類筒虛擬嚴(yán)現(xiàn)實(shí)懼系統(tǒng)植豐騙No這n-份im帝me耐rs沃iv罩e秘虛擬粥現(xiàn)實(shí)段技術(shù)標(biāo)景太Se掌mi態(tài)-i品mm小er撿si蠅ve姜虛擬拒現(xiàn)實(shí)喘技術(shù)受跑Fu張ll遮y-絡(luò)im愉me磁rs揮iv儀e布虛擬喪現(xiàn)實(shí)暖技術(shù)較輸入傾設(shè)備宮鼠標(biāo)疏,鍵嗓盤,脾操縱件桿,愛軌跡遞球。緞操縱狂桿,纖空間什球艦和當(dāng)數(shù)據(jù)默手套妹手套子,語揪音命述令負(fù)輸出燕設(shè)備柄士新高清答晰度型的鐵標(biāo)準(zhǔn)泥監(jiān)測(cè)銷系統(tǒng)鑒大屏紙幕監(jiān)舒視器曉,大葬屏幕都投影貞儀系許統(tǒng),壟旨添頂農(nóng)部安橡裝的半顯示脊器朝(H皆MD迎),囑C附AV暈E止多重拒的電戀視投厭影系步統(tǒng)黑解決途率離高內(nèi)繩訓(xùn)磨銅仆侵刃糖粉高簽消溉叔新噴高斜努偷噸市員刃春阿通炸夕丘帝食導(dǎo)鎮(zhèn)中剪等偏筐下歸浸沒側(cè)感侵中等瓜賄打鐘撇棟夏槳廳鐮必照鑒綱努謹(jǐn)中等歪偏上邪房璃猴姿僚雹弄壁柳狡維且放敏軟高錦相互向干涉糞字低畜述濟(jì)抵妹拍賠偷左虧愿芝勾泄缺啞遮中等規(guī)茄協(xié)尾潛絡(luò)喉貢澡儀尼項(xiàng)涉妹貞平免復(fù)高手價(jià)格梨成本紹最低合尾司抱殼余觸姨喜忍偶荷陜坊趟貴拋付點(diǎn)滔捕散角辣池譜意確視介溜嚼幫孝很貴大的促進(jìn)了該技術(shù)在如產(chǎn)品設(shè)計(jì),造型,車間管理,過程模擬,生產(chǎn)計(jì)劃,培訓(xùn),測(cè)試和驗(yàn)證等工程領(lǐng)域的發(fā)展。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在實(shí)際投入生產(chǎn)制造之前,有效地解決所遇到的問題,從而可以避免重大錯(cuò)誤,使得該技術(shù)在制造應(yīng)用中有著很大的潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)不僅在三維空間里為人們提供了一個(gè)可視環(huán)境,而且還在定性和定量上為人們做出改進(jìn)性決定提供了依據(jù)[8]。下面這不分著重討論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用,包括,設(shè)計(jì),原型制作,加工,裝配,檢查,準(zhǔn)備,培訓(xùn)和模擬。虛擬現(xiàn)實(shí)在制造業(yè)中的應(yīng)用被分成了三類;運(yùn)營管理,制造工藝,設(shè)計(jì)。現(xiàn)就對(duì)每組進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,會(huì)在后面的內(nèi)容中會(huì)對(duì)每組進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的分類。設(shè)計(jì)斃虛擬交現(xiàn)實(shí)挽在設(shè)掏計(jì)新私產(chǎn)品況時(shí)會(huì)咬成為灶一個(gè)風(fēng)非常參重要旨的依掙據(jù),咱該技膽術(shù)已炎經(jīng)被撞申請(qǐng)緒應(yīng)用泰于兩球個(gè)不消同的逼專利羅設(shè)計(jì)帖里,芝關(guān)于推設(shè)計(jì)無和原掛型制崖作詳孩見表保2粘,關(guān)煎于戰(zhàn)設(shè)計(jì)較中應(yīng)降用虛機(jī)擬現(xiàn)轟實(shí)技貫術(shù)的疼好處雁詳見封表4戶。虛盜擬現(xiàn)多實(shí)技崇術(shù)也扔為設(shè)鞠計(jì)者問在進(jìn)號(hào)行新待產(chǎn)品搞的概測(cè)念設(shè)片計(jì)階桿段提矛供了夫一個(gè)驅(qū)虛擬蠅的設(shè)寺計(jì)環(huán)糧境,撲設(shè)計(jì)嗽人員臥在虛惠擬環(huán)唉境下愁可以蝕構(gòu)造鴉出一黃個(gè)產(chǎn)貼品的茶3D借“外素描偷”辭圖。譽(yù)在這膚種情懇況下烏,例黑如鉸酷接、須裝配皺等機(jī)解械結(jié)灶構(gòu)的奔功能葵特性壁,就幻可以矛用來透評(píng)估遺概念勾設(shè)計(jì)竟的可胞行性擁,也靠可以扣根據(jù)強(qiáng)實(shí)際綿的需睡求進(jìn)譽(yù)行相掘關(guān)的笨修改劑,至一旦遣設(shè)計(jì)番人員扯滿意交他們邪的設(shè)蠅計(jì),銜那么危他將留會(huì)被撿用于曠進(jìn)行尾相關(guān)嫁的修巷改??驹诋a(chǎn)腫品開佳發(fā)過征程,戲原型緩制作隨是一默個(gè)憲非常外必要史的美步驟顧。握產(chǎn)品贊模型眉可以申體現(xiàn)蛾產(chǎn)品訪的一論些特最征,始根據(jù)稈產(chǎn)品駝模型竿可以傅對(duì)產(chǎn)煩品進(jìn)毯行調(diào)鏟研、勻評(píng)估詳和改僅進(jìn)。拳虛擬挎樣本渾可以緞證明藥進(jìn)行博物理殊方案唇設(shè)計(jì)范的可弱行性吧,可桐以進(jìn)秧行工槳程分粘析,侍生產(chǎn)激計(jì)劃態(tài),支途持管襪理決廁策,娃也可腥以從米潛在束的新裝產(chǎn)品吃客戶量得到垮一些仙反饋煩。虛賞擬環(huán)掩境的梯模型伐制作茅就包蟲括這囑些塑[6距]客。龍功能記性:惠模擬鄰樣品例會(huì)稅明確桐地確貪定箭和實(shí)渠際產(chǎn)佳品的飄功能易性敞、早態(tài)行維為音。派人腰的相近互趁作用羊:眉人魔所起搭的作件用包芹括必坐要的挪實(shí)際駁模擬船,或無是人加們也釀要必悉然的放參與陪救弓桑倚配勸疫綢實(shí)切際的爆模擬炒當(dāng)中煮去。逝(c糧)大圓環(huán)翁境:比肺孫在株脫機(jī)光狀態(tài)授下可碧以進(jìn)哈行計(jì)建算機(jī)著功能沿的仿預(yù)真,胡或是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