基于虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用分析

胡三河

摘要：随着科技的不断发展，各种各样的高科技技术也不断产生，这些技术的最终目的都是服务于各行各业，从而方便人们的生活，促进社会的进步。虚拟现实技术也是顺应时代发展的潮流逐渐发展起来的一种新技术。虚拟现实技术可以生成一种逼真的虚拟环境，使用该技术的人自然可以进入虚拟空间，进而感知和操作虚拟世界中的对象，获得一种身临其境的感觉。虚拟现实技术以其自身的优良特性，在机械设计与制造方面有着广泛的应用。因此本篇文章主要探析了虚拟现实技术的具体应用。

关键词：虚拟现实技术 机械设计 制造

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0079-01

虚拟现实技术是在科学的发展之下逐渐应运而生的一种高新技术。这也是适应时代发展的必然趋势，正是由于它的发展符合了现代人们的需求，因而它的应用范围在不断扩大。虚拟现实技术的发展，促进了人机界面的发展，同时对各大工程的大规模数据可视化的发展有一定的推动作用。以计算机仿真和数控加工技术为基础，利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境，使得虚拟现实技术的功能越来越强大。

1 虚拟现实技术的基本概述

现如今，虚拟现实技术已经成为了计算机及相关硬件设备的基础，它融合了多方面高科技技术，从而为人们展现出一种集视觉、听觉、触觉这三者为一体的虚拟环境，满足人们的实际需求。正是因为虚拟现实技术本身的特征明显，才使得它的应用范围不断扩大。虚拟技术以沉浸性、交互性、多感知性、构象性这四个特点为主。沉浸性指的是虚拟现实技术构造的虚拟环境容易让人沉浸其中，犹如在现实世界一样。交互性指的是用户可以对虚拟环境内的物体进行操纵并且可以从中得到反馈。多感知性指的是在虚拟环境中人们除了视觉感知、听力感知、触觉感知之外，还包括味觉感知、嗅觉感知等多种感知能力。构象性指的是虚拟现实技术具有广阔的可构象空间，可以随时拓宽人类的认知范围。

2 虚拟现实技术在机械设计与制造中的具体应用

2.1 虚拟现实技术的产品开发过程

在传统的机械设计与制造的过程中，在整个制作的过程中一旦某个环节出现问题，所有制造出来的试样必须重新进行测试，由此可知，这种传统的产品的开发过程容易容易造成浪费，使得产品的生产成本也急剧增加。而运用虚拟现实技术于整个产品的生产过程中，在没有实际制造出物力样机之前，就可以事先对产品进行工程分析、性能分析、可装配性分析、工艺规划和优化设计等多种不同的工序，在整个机械设计与制造的过程中，用虚拟现实技术来代替物力样机，自然与产品有关的反复设计、制造、测试也是可以在样机上面测试的，由此一来，大大缩短了产品的生产周期，而且也提高了效率，降低了工程的成本（如图1）。

2.2 虚拟现实技术在机械设计方面的应用

在机械产品的设计方面，运用虚拟现实技术不仅可以提高产品的各方面能，使其更符合不同方面的需求，拥有更好的市场。首先，相关的设计人员根据具体情况设计出相应的机械产品，接着对设计的产品进行各方面都研究、检查及分析，在一系列的工序结束之后，来检验产品的性能是否符合要求。如果有任何不符合要求的地方，必须及时地做出相应的修改，使其逐步趋于完善。在机械设计的虚拟设计系统中，主体部分主要分为两大块，一个主体是虚拟设计系统的主体，也就是人们熟悉的虚拟环境生成器，这是必不可少的工具，另一个主体是外部的设备，设备种类主要包括数据传输装置、信号控制装置等多种不同的装置设备。在机械设计的过程中，使用的比较普遍的方法主要有两种，一种是以VR-CAD系统 为主，该系统将虚拟现实技术充分引入到不同的CAD环境中，CAD环境可以赋予设计的对象具有丰富的外形，而且它各方面的性能信息都可以知道。另一种设计方法是直接利用CAD系统直接生产模型，接着将模型通过虚拟现实技术转换成符合要求的不同格式。便于后续的模型处理，如此一来，整个机械产品的设计就完成了。正是虚拟现实技术的应用，使得设计出来的产品更能符合大众的需求，而且在一定程度上提高产品的性能，为虚拟产品的应用打好了基础。

2.3 虚拟现实技术在机械制造方面的应用

利用虚拟现实技术实现机械制造这一个过程，也就是采用计算机仿真与虚拟现实技术与此同时在高性能计算机及高速网络的支持下，使得计算机上的群组协同工作，将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的动态的仿真真实过程的实体数字模型之上，实现产品设计工艺、加工制造等方面的加工与控制。将虚拟现实技术应用于机械制造业中，可以极大地促进机械制造业的制造水平，运用计算机的控制，整个制造过程的工序可以简化很多。尤其是可以提高制造产品的质量，使得生产出来的虚拟产品能够更加符合要求，与此同时，降低了产品的生产成本，节约了大笔费用。虚拟设计技术在机械制造方面虚拟样机代替具体物理模型，对产品的全寿命周期进行展示、分析和测试，对存在问题的地方进行修改，提高产品一次试验成功率，减少设计制造费用，缩短设计开发周期，降低研发成本，提高研发水平，保证产品质量。

3 结语

随着科技的进一步发展，虚拟现实技术本身的性能也将不断完善，逐步扩大虚拟现实技术的应用范围，从而推动虚拟现实技术的进一步发展。

参考文献

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