[小议机械设计制造中的虚拟现实技术]虚拟现实技术涉及专业
时间：2019-05-30 03:16:52 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
随着21世纪数字化信息时代的到来,人们逐渐意识到传统式的计算机无法让人类运用自己所擅长的视觉、触觉、嗅觉、听觉以及形体动作等来参与处理数字信息。如此,为了人们可以按照自己的习惯更为方便舒适地来处理与解决现在社会中的数字信息,就需要出现一种新型技术,于是虚拟现实技术就在这样一个时代背景下诞生了。
1虚拟现实技术的定义和主要内涵
那么虚拟现实技术是什么样的呢？正如其字面所示的那样,就是用现在先进的硬件技术和软件技术来虚拟现实中的事或者物以达到人们能够轻易地对其进行操作与处理的目的。虚拟现实技术所包含的内涵主要有如下几个:(1)首先虚拟现实技术应当是一个计算机系统,该系统能够创造虚拟世界并且允许人们进行体验。(2)虚拟现实技术是一种以用户为核心的、足够先进的计算机接口。(3)虚拟现实技术能够让人把自己所熟知的空间与计算机系统处理信号时的处理空间保持一致。(4)虚拟现实技术是可以让人通过计算机看见并且能够操作比较复杂的数据,且能够和其交互的一种操作方式。(5)虚拟现实技术是一种具有三维的合成环境的媒介,人们能够按照自己的愿望从任何一个视点自由且实时地完成设计、探测和模拟。
虚拟现实技术是一种应运而生的技术,然而在早期的应用之中主要是用在互动娱乐上面。随着硬件条件不断地升级、软件技术不断地得以提高,虚拟现实技术才能够在工程设计、机械设计制造、医疗、电子商务、教育和军事等方面进行较为成熟的应用。由于现在虚拟现实技术趋于日渐成熟,所以其在各个领域当中发挥的作用不可忽视,对此要跟上技术前沿发展的脚步,关注虚拟现实技术的继续发展。
2机械设计制造中的虚拟现实技术的主要特征以及关键技术
虚拟现实技术同样也在机械设计制造领域中有所应用,由于机械设计制造领域当中涉及到机械模型设计、模具设计,而这些用虚拟现实技术能够方便快速地设计机械模型、对机械模型进行仿真,并且能够快速地对不满意的地方进行修改。
虚拟现实技术是一种集计算机技术、仿真技术、传感与测量技术以及微电子技术等为一体的新型技术。它的学术特点体现在各个学科间的相互交错,因而其应该具备以下几个主要特征。
(1)多感知性。因为要求虚拟现实技术能够虚拟出现实世界,并让我们人类更好地进行体验,其就必须具备多感知的特性:这不仅仅包括视觉、触觉、听觉,还应当包含有嗅觉和味觉。
(2)存在感。要求让用户有种在现实世界中的存在感。虚拟世界中的所有的一切,用户都能明确的感觉到,并且能够触摸得到、看得见、闻得到以及感觉得到。
(3)自主性。用虚拟现实技术创造出来的虚拟世界中的物体必须按照物理学规律进行运动。实时地显示、交互和参与,把人的主要活动提升成人机合一的活动,完成了自主性的职能开发系统。
(4)交互性。这是虚拟现实技术中的重要特性,是指用户能够对虚拟环境中的各个物体进行操作并且能从物体中得到某些反馈信息。人机交互是虚拟现实系统中的一种近乎自然的交互,使用者能够利用多种交互手段例如电脑键盘、鼠标进行交互,并且支持更多的设计行为。
(5)沉浸性。对于虚拟世界,观察者的情感反映就是沉浸性,由于虚拟现实技术能够虚拟出非常逼真的现实世界,用户利用触觉、听觉、视觉来感受发生在虚拟世界中的一切,可以虚拟出机械创新的设计环境,并且产生一种身临其境的感觉。
虚拟现实技术在机械设计制造中关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图像生成技术、立体展示和传感技术、应用系统开发技术和系统集成技术。而在机械设计制造中用的最多的技术就是动态环境建模技术、实时三维图向生成技术以及立体展示和传感技术。这些技术在实际工程运用当中是相当重要的,用得好就能事半功倍,能够设计出更好的产品、制作出出色的产品。
3虚拟现实技术在机械设计制作中的应用
虚拟现实技术在机械设计制作中的应用应当包括前期的概念设计、中期的产品虚拟设计以及后期的虚拟制作。下面对各个时期虚拟现实技术的运用给予一些简要说明。
(1)前期虚拟概念设计。概念设计是指一个产品该如何设计,需要考虑到那些方面的因素、问题以及所花的时间、资金等很多综合情况,属于创造性思维的体现。虚拟现实技术在这个阶段中为设计者提供一定的语言识别录入和手势跟踪的输入,使设计者更为方便有效地完成产品各个模块的建模工作。
(2)中期虚拟设计。是指设计人员设计一个虚拟的产品,然后对其进行相关测试来判定是否满足设计的需要。
(3)后期虚拟制造。就是用虚拟现实技术模拟产品的制作过程,能够及时发现制作过程中的错误,避免实际生产制造中的损失。
在制造业中已经成功地推广应用虚拟制造技术,尤其是在汽车、航空航天等领域的应用特别典型。虚拟制造能够在汽车生产模具、工装与设备,甚至是设计校车之前,就很容易地在工艺过程与生产系统时进行分析、修改、建模及优化。例如,早在1997年通用电动车部就利用UGII软件,建成了世界上第一个完全数字化的机车样机模型,并围绕这个数字模型并行地进行产品设计、分析、制造夹模具工装设计和可维修性设计。例如,波音飞机公司设计777飞机的时候,就是使用了虚拟制造技术,从设计、装机、测试都是在计算机中完成模拟的,分散在全球各地的波音公司的技术人员能够从777客机难以数清的零部件中,随意调出其中任何一种在计算机上进行讨论、研究、观察,所有的零部件都是三维实体模型。
4结语
现在,虚拟现实技术在工业领域中获得较为成熟的运用,但仍是初级阶段。可以预见得到,虚拟现实技术将逐渐应用到设计制作的各个环节中,为设计制造业的蓬勃发展提供无限动力。
参考文献
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