1、 虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計與制造的應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計與制造的應(yīng)用 曾曾 志志 平平虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹12虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用3案案 例例 演演 示示4虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用一、一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)介紹虛擬現(xiàn)實，英文名為虛擬現(xiàn)實，英文名為VirtualReality，簡，簡稱稱VR技術(shù)，源于美國軍方的作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)。技術(shù)，源于美國軍方的作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的目標(biāo)是力圖使用戶在計算虛擬現(xiàn)實技術(shù)的目標(biāo)是力圖使用戶在計算機所創(chuàng)建的逼真的視、聽、觸覺一體化的三機所創(chuàng)建的逼真的視、聽、觸覺一體化的三維虛擬環(huán)境中處于一

2、種維虛擬環(huán)境中處于一種“全身心投入全身心投入”的感的感覺狀態(tài)，并可以使用必要的特定裝備，以自覺狀態(tài)，并可以使用必要的特定裝備，以自然狀態(tài)與虛擬環(huán)境中的客體對象發(fā)生交互，然狀態(tài)與虛擬環(huán)境中的客體對象發(fā)生交互，相互影響，從而改變了過去人類除了親身經(jīng)相互影響，從而改變了過去人類除了親身經(jīng)歷，就只能間接了解環(huán)境的模式，從而有效歷，就只能間接了解環(huán)境的模式，從而有效的擴展了自己的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。的擴展了自己的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。 虛擬虛擬現(xiàn)實現(xiàn)實 多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等 又稱臨場感，指用戶全身心地投入到計算機

3、創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，環(huán)境中的一切看上去聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的 指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作強調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境 工業(yè)設(shè)計工業(yè)設(shè)計工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)制造工業(yè)制造.傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計：傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計：客戶要求客戶要求-方案的生成方案的生成-客戶意見客戶意見-方案的修改方案的修改虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實客戶要求客戶要求-網(wǎng)絡(luò)虛擬調(diào)研網(wǎng)絡(luò)虛擬調(diào)研-方案的制作方案的制作-虛擬產(chǎn)品發(fā)虛擬產(chǎn)品發(fā)布布-客戶即時意見即時修改客戶即時意見即時修改-定案定案2虛擬現(xiàn)實

4、在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用1：虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用：虛擬現(xiàn)實在工業(yè)設(shè)計的應(yīng)用v工業(yè)設(shè)計是隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人類進入到現(xiàn)代生活而發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計概念已不適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計的需要。隨著計算機技術(shù)的日新月異，計算機圖形學(xué)、計算機輔助設(shè)計應(yīng)用的深入以及虛擬 現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，建立了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計理論與方法（計算機輔助工業(yè)設(shè)計）應(yīng)運而生. v案例：案例：汽車的設(shè)計汽車的設(shè)計v 優(yōu)勢：優(yōu)勢：v1)在設(shè)計過程中在設(shè)計過程中,根據(jù)用戶各方面的建議根據(jù)用戶各方面的建議,并邀請并邀請汽車愛好者直接與設(shè)計人員一道對模型提出修改汽車愛好者直接與設(shè)計人員一道對模型提出修改意見

5、意見,觀察設(shè)計和修改過程觀察設(shè)計和修改過程,直至大多數(shù)滿意為止。直至大多數(shù)滿意為止。由于產(chǎn)品的設(shè)計過程是數(shù)字化的由于產(chǎn)品的設(shè)計過程是數(shù)字化的,因此節(jié)省了傳因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、包括概念模型、模擬實驗?zāi)Ｐ汀⑼庥^模型和生產(chǎn)模型等模擬實驗?zāi)Ｐ汀⑼庥^模型和生產(chǎn)模型等)的時間的時間和物質(zhì)。和物質(zhì)。v2)在計算機中由于對設(shè)計的產(chǎn)品進行反復(fù)設(shè)計、在計算機中由于對設(shè)計的產(chǎn)品進行反復(fù)設(shè)計、分析、干涉檢查、模具設(shè)計等過程分析、干涉檢查、模具設(shè)計等過程,使設(shè)計繪圖使設(shè)計繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量減少一半以上。并的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量減少一半以上。并親

6、身體驗修改模型的感受親身體驗修改模型的感受,如造型、色彩、裝飾如造型、色彩、裝飾風(fēng)格、許多可選部件等。風(fēng)格、許多可選部件等。工業(yè)設(shè)計工業(yè)設(shè)計工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)制造工業(yè)制造.v逼真地模擬出模具的拆裝及其工作過程逼真地模擬出模具的拆裝及其工作過程,對各零對各零件還可以提供相應(yīng)的信息提示通過預(yù)覽窗口可以件還可以提供相應(yīng)的信息提示通過預(yù)覽窗口可以檢查動作和事件以及操作對象之間的相互關(guān)系檢查動作和事件以及操作對象之間的相互關(guān)系,預(yù)覽交互動作的效果預(yù)覽交互動作的效果.3虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用v2：虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用：虛擬現(xiàn)實在工業(yè)制造的應(yīng)用v 隨著產(chǎn)品升級更新的步伐不斷加

7、快隨著產(chǎn)品升級更新的步伐不斷加快,產(chǎn)品本產(chǎn)品本身的構(gòu)造日益復(fù)雜身的構(gòu)造日益復(fù)雜,使得模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增使得模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增加加,二維工程圖或靜態(tài)的三維圖已無法形象地表二維工程圖或靜態(tài)的三維圖已無法形象地表達設(shè)計者的全部意圖。達設(shè)計者的全部意圖。v 虛擬現(xiàn)實技術(shù)以三維形式把產(chǎn)品的現(xiàn)實情景虛擬現(xiàn)實技術(shù)以三維形式把產(chǎn)品的現(xiàn)實情景動態(tài)地演示出來動態(tài)地演示出來,并能實現(xiàn)觀察者與對象之間的并能實現(xiàn)觀察者與對象之間的交互交互,大大豐富了信息傳遞的內(nèi)容和方式。大大豐富了信息傳遞的內(nèi)容和方式。v虛擬現(xiàn)實下的模具裝配虛擬現(xiàn)實下的模具裝配v優(yōu)勢：優(yōu)勢： 根據(jù)模具的開模和合模的原理以及各零件的組根據(jù)模具的開模和

8、合模的原理以及各零件的組裝方法和步驟裝方法和步驟,設(shè)置與各零件對象動作相關(guān)參數(shù)及事設(shè)置與各零件對象動作相關(guān)參數(shù)及事件件,然后將模具模型保存為工程文件然后將模具模型保存為工程文件.把最后的輸出把最后的輸出文件制作成免插件、免安裝、免調(diào)試的三免可執(zhí)行文件制作成免插件、免安裝、免調(diào)試的三免可執(zhí)行文件文件*.exe,最終制作出的文件短小精悍最終制作出的文件短小精悍,在任意在任意Windows平臺下直接點擊文件即可運行。平臺下直接點擊文件即可運行。 這樣不僅使模具的制造成本大大降低這樣不僅使模具的制造成本大大降低,而且對當(dāng)而且對當(dāng)今的市場化體系中的企業(yè)今的市場化體系中的企業(yè),可進行快速產(chǎn)品設(shè)計可進行快速

9、產(chǎn)品設(shè)計,提提前占領(lǐng)市場前占領(lǐng)市場,這對于一個新產(chǎn)品的成功開發(fā)具有重要這對于一個新產(chǎn)品的成功開發(fā)具有重要意義意義v數(shù)控機床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機床進行實作數(shù)控機床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機床進行實作訓(xùn)練，投入大、消耗多、成本高，即使是實力雄厚訓(xùn)練，投入大、消耗多、成本高，即使是實力雄厚的培訓(xùn)機構(gòu)和企業(yè)也無力承擔(dān)起此種消耗與投入。的培訓(xùn)機構(gòu)和企業(yè)也無力承擔(dān)起此種消耗與投入。科技部創(chuàng)業(yè)引導(dǎo)資金科技部創(chuàng)業(yè)引導(dǎo)資金基于基于3D/VR技術(shù)的數(shù)控機技術(shù)的數(shù)控機床實訓(xùn)系統(tǒng)研制與開發(fā)床實訓(xùn)系統(tǒng)研制與開發(fā)天津工程師范學(xué)院天津工程師范學(xué)院制造過程仿真實驗室制造過程仿真實驗室v虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工

10、利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)詳盡地展示數(shù)控加工中心各零利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)詳盡地展示數(shù)控加工中心各零部件的結(jié)構(gòu)和工作原理及數(shù)控加工過程中各流程部件的結(jié)構(gòu)和工作原理及數(shù)控加工過程中各流程操作。真實展示了數(shù)控機床模型及面板操作，過操作。真實展示了數(shù)控機床模型及面板操作，過多通道立體投影模擬真實的數(shù)控加工車間環(huán)境，多通道立體投影模擬真實的數(shù)控加工車間環(huán)境，在真實操作前通過模擬操作數(shù)控系統(tǒng)面板和實時在真實操作前通過模擬操作數(shù)控系統(tǒng)面板和實時觀看切削過程，可大量節(jié)省真實實訓(xùn)的時間及成觀看切削過程，可大量節(jié)省真實實訓(xùn)的時間及成本，提高實訓(xùn)效率。本，提高實訓(xùn)效率。v意義：意義：v擺脫了傳統(tǒng)數(shù)控培訓(xùn)方法，極大地提高了學(xué)員的主動擺脫了傳統(tǒng)數(shù)控培訓(xùn)方法，極大地提高了學(xué)員的主動性、交互性和沉浸感，給學(xué)員逼真的感受。既能解決性、交互性和沉浸感，給學(xué)員逼真的感受。既能解決學(xué)生實習(xí)時不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的問題，學(xué)生實習(xí)時不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的問題，又可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高學(xué)生的編又可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能提高學(xué)生的編程能力及對不同數(shù)控系統(tǒng)不同數(shù)控機床的適應(yīng)能力，程能力及對不同數(shù)控系統(tǒng)不同數(shù)控機床的適應(yīng)能力，是一種有效地提高數(shù)控訓(xùn)練效率、增加學(xué)生實際動手是一種有效