Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Используя технологии виртуальной реальности, конструкторы могутпогрузиться в виртуальную среду,создавать компоненты, модифицировать их, управлять различными устройствами и взаимодействовать свиртуальными объектами в процессеконструкторской деятельности.
Конструкторы могут видеть стереоскопическое изображение виртуальныхобъектов и слышать пространственный реалистичный звук. Эти изображение и звук возникают, когда рукаконструктора управляет виртуальными рукой и пальцем. Прикосновениек виртуальному объекту ощущаетсяконструктором в виде обратной связи. Тем самым замысел конструктораэффективно воплощается в проекте ипроверяется функциональное поведение конструкции.Основная цель виртуальногопроектирования – позволить конструктору действовать интуитивным и естественным образом. Всистемах геометрического моделирования, даже зная, что современные CADсистемы предоставляютизощренные средства моделирования, взаимодействие конструкторас моделью ограничено.
Возможности обзора ограничиваются изображением, спроецированным на монитор, а возможности ввода информации от конструктора – точечными манипуляциями с мышью. Таким образом, в рамках CADтехнологии сегодняшнего дня конструктор является "одноглазым иоднопалым".
Более естественноевзаимодействие, обеспечиваемоетехнологиями виртуальной реальности, дало бы конструктору бо' льшую свободу и позволило бы ему437повысить креативность при создании модели.Другая цель виртуального проектирования – на ранних стадиях проектирования учесть точку зрения потенциального пользователя продукта.В процессе проектирования могут быть в полной мере оценены такие качества, как доступность иуправляемость, поэтому третьяцель – учесть при проектированииопыт экспертов в сборке или манипулировании деталями.
Этот опытсложен и трудно формализуем, носистема виртуального проектирования может пролить свет на положение пользователя, его взаимодействие с объектами и последовательность операций сборки.Виртуальное проектирование потребует совершенно иного подхода кмоделированию трехмерной геометрии. Например, меню и кнопкиможно заменить технологией распознавания речи или жестов. Есликонструктор захочет изменить размеры модели, то вместо того чтобыуказать на нее, конструктор сможетвзять ее в руки и растянуть.
В связи спроцессом виртуального проектирования непременно возникнут новыеметоды проектирования и схемы моделирования.Виртуальная инженерия обладает достаточным потенциалом длятого, чтобы стать значительной составляющей деятельности инженера, однако на сегодняшний деньфункциональность и возможностиприменения систем виртуальнойинженерии ограничены. Чтобывиртуальная инженерия превратилась в развитую технологию, необходимо получить возможность полностью отразить функциональноеповедение физических систем посредством компьютерной имитации. Рассмотрим некоторые связанные с этим проблемы.• Новые средства проектирования. Виртуальное проектированиепредоставляет принципиально инуюсреду для разработки. В ней зрениеявляется стереоскопическим, а взаимодействие с моделью конструкцииосуществляется с помощью нескольких органов чувств.
Эта новая средаоткрывает возможности для появления новых методов проектированияи подходов к моделированию. В ближайшем будущем конструктор будетиметь возможность взять объект вруки и растянуть его или создать иизменить модель с помощью одноготолько голоса. Новый подход к моделированию обеспечит более естественные и интуитивные способысоздания моделей.• Моделирование процессов и физических объектов. В настоящее время возможности имитации сводятся, главным образом, к кинематике.Моделирование динамических систем, деформируемых систем и жидких систем обычно требует анализаМКЭ, занимающего большое количество вычислительных ресурсов.Чтобы это имело какуюто ценностьв качестве средства виртуальногопроектирования, данный анализ необходимо производить в реальномвремени.
Для осуществления имитации в реальном времени необходимо компактное и точное моделирование. Более того, модели должны содержать информацию о своихфизических свойствах и экспериментальные данные, демонстрирующие их физическое поведение.• Мера возможности производства. Производственные процессыразличны, каждый процесс имеетсвои собственные уникальные характеристики.
Таким образом, найтикакуюто общую методику, определяющую возможность производстваразличных продуктов, представляется трудной задачей. Необходимы ис438следования определений возможности производства и методологии ееоценки. Помимо простого решениятипа "да/нет" необходимо определить количественную меру возможности производства. Кроме того,оценку возможности производстванеобходимо трансформировать воценку продолжительности производственных процессов и затрат.• Быстродействие системы.
Внастоящий момент качество визуализации и имитации сильно ограничивается быстродействием системы.Благодаря экспоненциальному ростускорости обработки и прогрессу технологии распределенных вычислений качество имитации улучшается.Однако быстродействие системы остается все еще слишком низким дляполноценного виртуального проектирования. Для визуализации требуются детализированное трехмерноеотображение и анимация с высокойчастотой кадров.
Оценка проектавключает анализ динамических систем и оптимизацию, которые требуют больших вычислительных ресурсов. Кроме того, для обеспеченияколлективной разработки необходимо повысить скорость работы сетей,расширить полосу пропускания иувеличить число каналов.• Стандарт интерфейса данных.Виртуальное проектирование включает в себя взаимодействие различных пакетов прикладных программ.Моделирование детали обычно производится в CADсистеме, анализ – впрограмме анализа по МКЭ, а компьютерная имитация – в интерактивной системе имитации производства.Для коллективной разработки необходимо, чтобы эти различные системы работали вместе.
Стандартныеинтерфейсы баз данных и программного обеспечения являются ключом квиртуальному проектированию.• Открытая архитектура. Открытая архитектура придает системе масштабируемость. Системывиртуального проектирования необходимо объединять с имеющимисяв настоящий момент инженернымисистемами для получения дополнительной функциональности или решения разнотипных задач. Открытая архитектура позволяет системезадействовать большой резерв инженерных ресурсов и находить разнообразные формы применения.На рис. 10.5 представлен наборэлементов, необходимых для функционирования современной САПР.В случае системы виртуальнойинженерии к приведенному обоРис.
10.5. Компоненты CAD/CAM/CAEсистем439рудованию добавляются другиеаппаратные средства, например,головные дисплеи. Головной дисплей – это устройство отображения с полным погружением. К таким устройствам можно отнестиследующие:• небольшой экран, смонтированный перед глазом пользователя, дает стереоскопическоеизображение; бинокулярные всенаправленные мониторы (механическая версия головного дисплея);• дисплеи пространственного погружения (в таких дисплеях используется панорамный видеоэкран, окружающий пользователя, так чтопользователь чувствует себя погруженным в виртуальную среду); ониобеспечивают большое поле зрения исвободу передвижения в виртуальнойсреде;• устройства осязания, дающиеощущение физического прикосновения; такие устройства позволяютпользователям почувствовать реальный объект через систему силовой обратной связи, создающуюиллюзию работы с реальным материалом.В рамках PLMтехнологий предусмотрена система стандартов.1.
Стандарты, описывающие общие принципы электронного обменаданными; регламентирующие обеспечение безопасности данных (шифрование, электронная подпись); определяющие форматы и модели данных, способы доступа, технологиипредставления.2. Стандарты на элементы PLM:стандарт ISO 13584 определяет требования к библиотекам (PartsLibrary); стандарт ISO 14959 (Parametrics) регламентирует данные параметризованной модели и представления знаний об изделии;стандарт ISO 15531 (Mandate) предназначен для описания производственного процесса.3.
Стандарты ISO 9000 – совокупность стандартов управлениякачеством продукции.4. Стандарты ISO 10303 (STEP) –серия стандартов STEP, являющихся основой PLMтехнологий и состоящих из ряда компонентов, используемых на разных уровнях приорганизации информационного обмена в соответствии с принятымформатом обмена данных.5. Стандарты ISO 14000 – группа стандартов, определяющих экологические требования к производству, промышленной продукции исодержащих термины, определения, экологический аудит, экологическую маркировку, оценку характеристик экологичности, оценку полного жизненного цикла.6.
Стандарт MILSTD1840С, посвященный представлению и обменуданными в PLMтехнологиях определяет международные, национальные, военные стандарты и спецификации для электронного обмена информацией между организациямиили системами.Помимо перечисленных, следуетназвать группу стандартов, используемых при создании интерактивныхэлектронных технических руководств: ГОСТ 2.503, ГОСТ 2.505,ГОСТ 19.603, ГОСТ 24.401 и ГОСТ28.388, стандарты ISO 86.32CGM,MILM87268, устанавливающие общие требования к содержанию, стилю, формату и средствам диалогового общения пользователя с интерактивными электронными и техническими руководствами, а также стандарт MILD87268, устанавливающий требования к базам данных дляинтерактивных электронных технических руководств и справочников,содержащий шаблоны документовна составные части технической до440кументации, описание типовых элементов документов и методов представления структуры, состава промышленного изделия и его компонент на языке SGML, стандарт ISO8879 – на язык разметки SGML.Полная реализация возможностей, предоставляемых PLMтехнологиями применительно к отечественному двигателестроению, требует определенного времени, хотя начало внедрения САПР на таких заводах как ЯМЗ, АвтоВАЗ было положено сравнительно давно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
