Основы САПР (CAD,CAM,CAE) - (Кунву Ли)(2004) (951262), страница 86
Текст из файла (страница 86)
тн тенденции в игокенериой науке сходятся в новом понятии — виртуальаая эжелсуия Гиг~иаГ елолееппд). В сущности, виртуальная инженерия — это разтботьа, основанная на имитации. Прогресс современной пмпъщиоиной техноогип слелал возможным ршпение таких задач, как численное моделирование эльпп~иства механических свойств системы н обнаружение столкновений межге~ метрическими объектами в реальном времени. Имитационные технологии озполилп успешно применить виртуальную инженерию в промышленности для 'крашения затрат времени и средств на разработку. Область применения вирьюп иой игокецерии раадиряется, и достигнув зрелости, она с~апет главной согзэлякпцей процесса разработки.
В этой главе мы дадим определение виртуальной инжеиерь)н н обсудим ее ком-' поненты и применение. Далее мы обсудим попытки'разработки средств виртуальной инженерии, предпринимаемые производителями САП-систем, и предста. вим примеры их промьнпленного применения. После этого мы познакомимся с коммерческими программными и аппаратными средствами виртуальной инжеш.рии. В заключенш мы коснемся проблем и препятствий, стоящих перел исследователялпи в этой области. 13.1. Определение виртуальной инженерии Виртуальная инженерья (иНидг' епрпееплд) — это имитационный метод, помо-;;=' ': гающий инженерам в принятии решений и управлении.
Виртуальная среда пред. ''::: ' ставляет собой вычислительну|о структуру, позволяющую точно имитпроватн', -" геометрические и физические свойства реальных систем. Виртуальная инжене-'::,„-:, рия включает имитацию различных вьщов инженерной деятельности, таких внй ';.':,:. машинная обработка, сборка, управление произволственными линиями, осмотр . '.. и оценка, а также процесс проектщк~вания. Таким образом, виртуальная инже-' ".': нерия может охватывать весь цикл разработки и производства продукта. После .,":, того как смолслирована деталь, имитируется ее машинная обработка и сборка.
Затем, также с помощью имитации, собранный прототип тестируется, и в его-''.::;::!:, конструкцию вносятся необходимые изменения. Когда прототип одобрен,имис ".'," тируется производогвенная система и ее функпнонированне. Пропюэируются -,. также себестоимость и график поставок. В результате этих имитаций получается оптимизированный конечный прототип и производственные процедуры, на основе которых затем реализуется физическая система. Виртуальная инженерия лает совершенно новый полхол к инженерным залачам. Использование имитации ус~рани~ необходимость в дорогостоящих физических ':-' -' прототипах н фнзи 1е< ких экспериментах.
Время разраГютки коренным образом сократится, появится возможность проверить большее количество альтернативных вариантов конг ~рукции, повысится качество конечного продукта. Виртуальная гникенерия обеспечит также превосходный интерфейс для клиента, поаволяя ему аараиее увилсть трехмерную модель продукта и запросить копструктивные; -:. излгенения. Можно будет построить прототип продукта, который недоступен,; слии|ком опасен или слишком дорог лля того, чтобы создавать его в реальности..:. Такая возмо>кгюсть будет неоценима в автомобильной и авиационной промыш- '.
' ленности, где фпзц некие макеты стозгг дорого, время разработки велико, про-:. дукты краине сложны и требуется глубокая обратная связь от клиентов. 13.2. Компоненты виртуальной инженерии К виртуальной инженерии существуют различные полходы. Поскольку виртуальная инженерия — это зарождающаяся технолопш, ее терминология и оп-;, релеления еще не ло конца устоялись. В производстве основным компонентом::. виртуальной инженерии является виртуальное производство.
Виртуальное нро-.;":::;-'.:, изеодсглио (оптиа! иапи/иггнпггй) определяется как интегрированная синтетическая производственная срела, используемая для распшрения всех уровней при-:.';:,':.*::,.",' ятия решений и управ<(исайя Оио может Г>ьзть'идйссифзиизроваио как'проектио>риеитированиое, иронавпдств< ино-орнеитировашюе и управленчески-ориенированиое !1О1, 1021.
Проектно.ориентированное виртуальное произв<>дство— о имитационная среда для проектирования продукта и оценки возможности о произволства. Производственно-ориентированное ииртуа;и нос производ,гво — зто имитационная среда для планирования тсхнологичсских процессов ! производства. Управленчески-ориентироваши>с виртуальное производство— „то имитационная среда >!ля мо'исз(цх>влш(я функцзк>иировззии! нроизволстьеизого цеха. нртуальное произволство можзк> такжс классифицировать в терминах жизисизого цикла продукта как виртуальное проскп(роваипс, пифрову>о пмзпацзио, зртуальнос прототипирование и виртуальный завод.
Вирзуз>п нос ироектироваше выполняется с помощью устройств виртуальной реальности. Цифр<шля имиация пазволяет проверять и оценивать работу продукта без использования фиичсскнх прототипов. В проце(сс виртуалынпо и!кжогипиропапия строится .омпыотерный прототи, име(ощпй ту же геометрию и физическое поведение, !то и реальный продукт Виртузльиьи! завод — згп имитация заводской произдствешп>й линии.
Ниже следует иодробн<н ошюа>ии каждой из этих составяюи(их. В процессе проектирования' могут бьиь в Водной мере оценены такие качества,' иак доступность и управляемость. Третья цель — учесть при прсиа(тироиаии!(."-' опыт зкспертов в сборке нли манипулировании деталями. Этот опыт сложен'к: . трудно формализуем, но система виртуального прсюктирования может пролить свет на положение пользователя, его взаимодействие с объектами и последов(~; ' ', тсльность операций сборки. 3.2.1.
Виртуальное проектирование з(ртуалы(ое проектирование выполняется в виртуальной среде с использовз ием тсхнолопш' виртуальной рези ьности (рис ! 3.1). Виртуллыюс проектирогшше сосредоточивастся иа альтернативном пользовательском интерфейсе для зроцссса проектирования. Используя технологии виртуальной реалыюсти. коитрукторы л(огут погрузиться в пиртуальнук> среду, созлава.п ком>юиснты. (олнфицировать их, управлять различными устройст(щми и взаимолейсп>ошпь виртуальными объектамн в процессе конструкторской деятельности. Коист>укторы могут вплеть стереоскопическое изображезше виртуальных объектов и тышать пространственный рсалистичньзй звук.
Эти пзобрюкеиис и звук возни. азот, котла рука конструктора движет оиртуалыюй рукой и пальцем. Прокос>н>- нне к виртуальному объекту ощущается конструктором в виде об>рю ной связи см самых! зал(ысел конструктора аффективно воплощается в проекте и пр<шсяется функциональное поведени( конструкзиш. иовпая цель виртуального проектпйх>ванин -- позво зить конструктору действоть интуитивным и естественным образом. В системах г< ометричсгыя о моле. шроания, люке притом, что современные С>Ш-сззстекпл предос-гапляи>т изощренные Редства моделирогишия, взаимодействие конструктора с.
моделью ш.раничеио Возожносп! обзора ограничит>аются изображением, спроектированным иа мопиор а возможности ввода ии(!зпрк!вниз! от конструктора — точс'!ными манппуляшми с мьипьк>. Таким обра.>ом, в рамках СА!)-технолон(и сегодняшнего дня 'инструктор является «одно! лазим и одпоиалымь, Полее естественное вии(мосйствис, обеспечиваемое гсхноюгпями виртуальной реальности„дало бы коитруктору большую своГ>оду и позволило бы ему погзысить креатзии(о(ть прп оздаиии модели.
Вторая цель нпр(узлын>го проектирования — нз ранних сзадипросктирования учесть ю (ку зрщ(ия потенциального пользователя продукта рис. 13.1. Виртуальное проектирование с помощью аппаратуры виртуальной реальности [с разрешения Г>з(ЛВ(Ом, зпс.) Виртуальное проектирование потребует совершенно иного подхода к моделировашпо трехмерной геометрии. Например, меню и кнопки можно заменить техио-. лоп(ей распознавания Речи или жестов. Если конструктор захочет изменить раз'.
' ' меры модели, то вместо того чтобы указать на нсе, конструктор сможет взять Ев;, в руки и растянуть. В связи с процессом виртуального проектирования нет(РФ-'';::,:,:;. меино возникнут новые мстолы проектирования и схемь( моделирования. 13.2.2. Цифровая имитация Проверка процесса — одна из наиболее важных целей цифровой имитации. Ма-'!'- шинныс оперщши необхолимо тщательно проверить, прежде чем начинать рвальную работу. Если в управляющем коде имеется ошибка, это может привести к " ,' серьезной поломке станка.
Используя цифровую имитацию, пользователь перед началом работы может проверить траекторию перемсщсния инструмента станка с Ч ПУ, щупа координатзю-измерительной мапшны или руки робота. Например,, '. процессом мщпппной обработки можно управлять графически, как если бы это делалось на Реальном станке (рнс. 13.2): виртуальный станок с ЧПУ, чзсгая стан-',;,.", ртные инструкции,- >>удец выполнять всю.'>збрвбспку в реальном'времени ьвючая перемещение инструментов. прииазлевгиостей, уклалчиков и деталей епрерывный контроль за снятием материала позволяет пользователю выявть ситуации, приводящие к вибрации и поломке инструмента, появлению выип н зарубок. С помощью имитации пользоватсль может также спропюзирогь столкновения между инструментом и приспособлением или летзлью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
