虚拟设计概述

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虚拟设计-虚拟设计的关键技术

虚拟设计-虚拟设计的关键技术

虚拟设计的关键技术虚拟设计的关键技术包括以下内容:(1)全息产品的建模理论与方法。

(2)基于知识的设计包括设计知识的获取、表达与应用:设计信息和知识的合理流向、转换与控制;设计知识的融合、管理与共享;从设计过程数据中挖掘设计知识。

(3)设计过程的规划、集成与优化包括设计活动的预规划和实时动态规划、设计活动的并行运作以及设计过程的冲突管理与协商处理。

(4)虚拟环境中的人机互动工程学。

(5)虚拟环境与设计过程的相互联系。

(6)产生虚拟环境的工具集包括一般所需要的软件支撑系统以及能够接受各种高性能传感器信息,能生成立体的显示图形,能调用和互连各种数据库和CAD 软件的各种系统。

建模技术(1)几何建模几何建模在广义上包括在计算机上处理几何对象的所有方法。

几何建模的基础汇集了多门学科,如拓扑学、解析几何学、微分几何学、投影几何学、数字数学法、集合论和矩阵代数学等,从而形成理论和应用信息科学专业领域,如软件工程、数据结构和图论等。

各种领域的这种组合构成几何建模的基础。

三维几何体的基本元素是点、线、面和体。

根据基本构型的复杂程度不同,可将几何模型分为线框模型、表面模型和实体模型三种形式。

1)线框模型线框模型是表面模型与实体模型的基础,通过点元素和棱边元素定义并按层次排列成体——边——点关系,用物体的棱边或轮廓线(曲线、直线、圆弧)描述零件或产品的形状特征。

识别一个物体,是以其棱边的组合结构表示的。

顶点与棱边一经确定,物体就被唯一地确定。

线框模型仅能描述物体的框架结构,而没有面的信息,故不能进行隐藏线面的消除,不能显示物体的真实图像。

2)表面模型用一组表面表示物体的外形,将棱边有序连接而构成实体的表面结构。

表面模型由于增加了面与棱边的关系,所以在数据结构上比线框模型复杂,表面模型所定义的表面实际上完全定义了物体的边界,但是物体的实心部分在边界表面的哪一侧是不明显的。

表面模型比线框模型增加了更多的几何信息,可以实现图形的消隐,产生色调图,计算表面积以及数控加工轨迹。

虚拟场景设计知识点

虚拟场景设计知识点

虚拟场景设计知识点虚拟场景设计是指通过计算机技术创建并模拟出一定的虚拟环境,使用户能够在虚拟环境中进行各种互动和体验。

虚拟场景设计广泛应用于游戏开发、建筑设计、教育培训、仿真模拟等领域。

本文将介绍一些虚拟场景设计的关键知识点。

一、三维建模技术三维建模技术是虚拟场景设计的核心技术之一。

三维建模是指通过计算机软件将三维物体的表面几何形状进行建模,以达到虚拟环境中物体逼真的效果。

常见的三维建模技术包括多边形建模、曲面建模、体素建模等。

设计师需要掌握相应的建模工具和技巧,熟悉各种建模方法及其特点,以及如何快速高效地完成建模任务。

二、纹理贴图技术纹理贴图是指将真实世界物体的纹理图像映射到虚拟环境中的技术。

通过给三维模型添加纹理贴图,可以提高模型的真实感和细节表现,让用户在虚拟环境中更加身临其境。

纹理贴图可以是照片、插画、图案等,设计师需要了解各种纹理贴图的类型和制作方法,以及如何将其应用到虚拟场景设计中。

三、光照与渲染技术光照与渲染技术是指模拟光线在虚拟场景中的传播和交互过程,以及将虚拟物体渲染成最终图像的技术。

通过合理设置光源、材质和阴影等参数,可以实现逼真的光照效果,增强场景的真实感和层次感。

设计师需要了解各种光照和渲染算法,掌握渲染软件的使用方法,以及如何调整参数来获得想要的效果。

四、交互与动画技术虚拟场景设计必须考虑用户的交互与体验,因此交互与动画技术也是非常重要的知识点。

交互技术包括用户界面设计、交互设备选择和交互方式设计等,设计师需要根据虚拟场景的应用目标和用户需求,合理设计交互方式和界面布局。

动画技术可以让虚拟场景中的物体和角色实现动态效果,使用户能够感受到场景中的变化和互动。

设计师需要了解动画原理和制作方法,掌握动画软件的使用技巧,以及如何将动画应用到虚拟场景设计中。

五、虚拟现实技术虚拟现实技术是指通过计算机生成的虚拟环境与用户进行互动,使用户产生身临其境的感觉。

虚拟现实技术包括虚拟显示设备、追踪和定位技术、交互设备等。

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,汽车风挡玻璃作为汽车的重要组成部分,其模具型面的设计直接关系到汽车的安全性和舒适性。

传统的风挡玻璃模具型面设计主要依赖于设计师的经验和手工操作,这不仅效率低下,而且难以保证设计的精度和优化。

因此,采用虚拟设计技术对汽车风挡玻璃模具型面进行设计研究,具有重要的理论和实践意义。

二、虚拟设计技术概述虚拟设计技术是一种基于计算机技术的新型设计方法,它通过建立产品的三维模型,模拟产品的设计、制造和使用过程,从而实现对产品的优化设计。

在汽车风挡玻璃模具型面的设计中,虚拟设计技术可以实现对型面的精确建模、优化设计和仿真分析,提高设计的效率和精度。

三、汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究1. 精确建模在虚拟设计过程中,首先需要建立汽车风挡玻璃模具型面的三维模型。

这需要借助计算机辅助设计软件,如CAD、CAM等,通过精确的测量和数据分析,建立出与实际型面相符合的三维模型。

在建模过程中,需要考虑模具的制造工艺、材料性能等因素,以确保模型的准确性和可靠性。

2. 优化设计在建立好三维模型后,需要进行优化设计。

这包括对型面的形状、尺寸、曲率等参数进行优化,以提高模具的使用性能和寿命。

优化设计需要借助虚拟仿真技术,通过对型面进行受力分析、流场分析等,找出型面存在的潜在问题和优化空间。

然后,根据分析结果对型面进行优化调整,直至达到最佳的设计效果。

3. 仿真分析仿真分析是虚拟设计过程中的重要环节。

通过对建立好的三维模型进行仿真分析,可以预测模具在实际使用过程中的性能和问题。

例如,可以通过仿真分析预测模具的强度、刚度、耐磨性等性能指标,以及可能存在的气泡、划痕等缺陷。

这有助于提前发现和解决潜在的问题,提高模具的使用性能和寿命。

四、结论与展望通过对汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究,可以提高设计的效率和精度,优化模具的性能和寿命。

虚拟设计技术可以实现对型面的精确建模、优化设计和仿真分析,为汽车风挡玻璃模具型面的设计提供了一种全新的方法和思路。

虚拟设计名词解释

虚拟设计名词解释

虚拟设计名词解释虚拟设计是一种设计思想,它是以虚拟现实,虚拟环境和虚拟通讯等数字化技术为基础的设计格局,设计者可以借助虚拟设计技术来创造独特的视觉效果,使创意尽快提出,实现对虚拟现实和虚拟环境的创新设计。

虚拟设计具有可视化、可感知性、可表达性和可交互式等特点,它可以把抽象的想法实现成可视化的界面,让使用者可以清楚地接受虚拟世界带来的信息和知识。

<b>虚拟设计的应用领域</b>虚拟设计技术可以用在各种行业,例如:1、娱乐业:电影制作、电视节目制作、游戏等都可以利用虚拟设计技术来制作可视化的效果。

2、教育领域:虚拟设计技术可以帮助教学者实现更高效的教育设计,面向不同用户群体设计不同的虚拟体验。

3、医疗:虚拟设计技术可以帮助医疗者更好的理解患者的病情,并设计有效的治疗方案。

4、建筑业:虚拟设计技术可以帮助建筑师更好的进行设计,使用更多细节设计建筑物的外观和结构,让建筑更加美观。

<b>虚拟设计的优势</b>虚拟设计技术的发展,给各行业带来了许多优势:1、提高效率:虚拟设计技术可以帮助设计者实现快速的设计,从而提高设计效率。

2、减少成本:虚拟设计技术可以替代传统的设计方式,减少人力成本,降低制作费用。

3、提高质量:虚拟设计技术可以帮助设计者实现更精确、更准确的设计,有利于提高设计质量。

4、增强可视性:虚拟设计技术可以帮助设计者将抽象的想法变为可视化的形式,从而提高设计的可视性。

<b>虚拟设计的局限</b>然而,虚拟设计技术也有一些局限:1、虚拟设计技术的开发和应用仍然存在技术上的不确定性。

2、由于虚拟设计技术依赖于虚拟环境,对虚拟现实技术的理解仍存在一定差距。

3、虚拟设计需要大量的计算资源,会产生较为严重的资源消耗问题。

4、虚拟设计师技术虽然可以提高设计质量,但很难实现设计的即时性和实时性。

<b>总结</b>虚拟设计是一种重要的设计思想,可以帮助各行业提高设计效率、减少制作成本、提升设计质量和可视性。

虚拟化设计方案

虚拟化设计方案

虚拟化设计方案虚拟化是一种将计算资源、存储资源和网络资源进行统一管理和分配的技术,其设计方案可包括以下几个方面:1. 虚拟化平台选择:选择合适的虚拟化平台是设计方案的第一步。

常见的虚拟化平台包括VMware vSphere、Microsoft Hyper-V和Citrix XenServer等。

根据实际需求,选择平台提供的功能和性能最合适的虚拟化平台。

2. 服务器资源划分:在虚拟化环境中,物理服务器可以被划分为多个虚拟机,因此需要合理划分服务器资源。

可以基于业务需求和性能要求,设置虚拟机的CPU、内存、存储等资源配置,确保每个虚拟机能够得到足够的资源以保证其正常运行。

3. 存储系统设计:存储系统在虚拟化环境中起着重要的作用。

可以选择使用网络存储设备,如SAN或NAS,来存储虚拟机的磁盘映像文件。

此外,还可以配置虚拟存储池来提供多个物理存储设备的统一管理和分配。

4. 网络设计:虚拟化环境中的虚拟机需要访问网络资源,因此需要进行网络的设计。

可以使用虚拟交换机来划分虚拟机所在的网络,同时利用VLAN等技术对虚拟机进行隔离。

此外,还可以配置网络负载均衡设备,来实现对虚拟机间的流量进行均衡分发。

5. 管理与监控:虚拟化环境中的各个虚拟机需要进行统一的管理和监控。

可以使用虚拟化管理平台,如vCenter、Hyper-VManager等,对虚拟机进行管理,包括虚拟机的创建、删除、迁移等操作。

同时,还可以使用监控工具对虚拟机的性能进行监控,及时发现和解决性能问题。

6. 安全设计:虚拟化环境中的安全性是一个重要的考虑因素。

可以通过设立虚拟防火墙来隔离虚拟机间的通信,限制非授权访问。

此外,还可以使用病毒防护软件、入侵检测系统等安全工具来保护虚拟机和虚拟化平台的安全。

总之,虚拟化设计方案需要综合考虑计算资源、存储资源和网络资源的合理分配和管理,同时确保虚拟机的性能和安全性。

虚拟设计名词解释

虚拟设计名词解释

虚拟设计名词解释虚拟设计一词可以在当今社会被归纳为计算机设计的一种,从广义上讲,它可以涵盖从计算机虚拟现实中的数字化建模和图形到游戏、动画和音乐设计等各种领域。

它旨在利用新兴技术来帮助创建复杂的艺术和科学视觉形象,模拟人们的感知体验,实现对技术和科学的虚拟现实。

虚拟设计包括三个主要层次,分别是虚拟化、仿真和可视化。

虚拟化技术通过创建虚拟环境来模拟现实世界,使人们能够更深入地了解现实世界的运作以及现实世界的细节。

虚拟化技术的应用,比如虚拟现实实验室、现实与虚拟世界的模拟系统以及虚拟诊断、治疗和护理等,可以帮助提高医疗健康水平和预防医疗风险。

仿真技术则是通过模拟物理过程来分析物理系统,从而了解物理系统的行为,进而研发新型技术。

仿真技术可以帮助设计师、研究者等行业的人员快速开发出新的技术,并帮助改善社会的各种环境状况。

可视化技术是虚拟设计技术中最常用的技术,它将数据可视化为图形,使人们更容易理解复杂的信息,并帮助设计师更加有效地使用设计及技术。

可视化技术改变了社会的概念,让人们可以以新的方式去理解世界。

虚拟设计已经在当今社会发挥了重要作用,它对社会发展的各个领域都有着重要的影响。

虚拟设计通过虚拟化、仿真和可视化的技术可以帮助人们更深入地了解现实世界,让人们可以更快速有效地制作出准确的视觉或音频艺术品,并能够帮助设计师把理论转化成实用的产品。

另外,虚拟设计也可以帮助医疗保健、研发新技术、减少环境影响等方面发挥着重要作用。

总而言之,虚拟设计是一种利用新兴技术创造复杂的艺术和科学视觉形象,模拟人们的感知体验,实现对技术和科学的虚拟现实的计算机设计,它以虚拟化、仿真和可视化的技术为基础,对社会发展有着重要的影响,它的应用广泛而深远,有助于改善人们的生活。

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,汽车风挡玻璃作为汽车的重要组成部分,其安全性和功能性备受关注。

风挡玻璃的模具型面设计,是决定其质量和性能的关键因素之一。

因此,本文旨在探讨汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计技术,为风挡玻璃的优化设计提供理论基础和技术支持。

二、虚拟设计技术的概述虚拟设计技术是一种基于计算机技术的新型设计方法,它通过建立三维模型,模拟实际生产过程,实现对产品的设计和优化。

在汽车风挡玻璃模具型面的设计中,虚拟设计技术能够提高设计的准确性和效率,降低生产成本。

三、汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究1. 建模技术在虚拟设计中,建模是第一步。

通过三维建模软件,我们可以根据风挡玻璃的设计要求,建立出精确的模具型面模型。

在建模过程中,需要考虑模具的尺寸、形状、材料等因素,以确保模型的准确性和可靠性。

此外,还需要对模型进行优化,以提高其生产效率和降低成本。

2. 仿真分析技术在建立好模型后,我们需要通过仿真分析技术,对模具型面进行性能分析和优化。

仿真分析技术可以通过模拟实际生产过程,对模具型面的性能进行预测和评估。

例如,我们可以通过模拟注射成型过程,分析模具型面的填充情况、温度分布、压力变化等参数,从而评估模具型面的性能和优化方向。

3. 优化设计技术根据仿真分析的结果,我们可以对模具型面进行优化设计。

优化设计技术可以通过改变模具型面的尺寸、形状、材料等因素,提高其性能和降低成本。

在优化过程中,我们需要综合考虑产品的性能、生产成本、生产效率等因素,以实现最优的设计方案。

四、虚拟设计技术在汽车风挡玻璃模具型面设计中的应用虚拟设计技术在汽车风挡玻璃模具型面设计中具有广泛的应用前景。

首先,通过建立精确的模具型面模型,可以提高设计的准确性和效率;其次,通过仿真分析技术,可以预测和评估模具型面的性能,避免实际生产中的问题;最后,通过优化设计技术,可以提高模具型面的性能和降低成本。

虚拟设计的基本概念

虚拟设计的基本概念
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多 媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科,由于它生成的视觉环 境是立体的、音效是立体的,人机交互是和谐友好的,因此虚拟现实技术将 一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,即计算机创造的环境将人们 陶醉在流连忘返的工作环境之中。
几种虚拟现实
虚拟战场环境 单兵模拟训练与评判 诸军种联合虚拟演习 进行指挥员训练
虚拟现实在矿业领域的具体应用
模拟矿井开采 矿业人员技术培训 矿井设备的虚拟设计和制造 事故模拟与调查分析
虚拟现实在商业领域的具体应用
物品外观展示 物品特性展示 物品的功能参数 物品的价格
虚拟现实在房地产领域的具体应用
最直观的交流方式 最快捷的审批平台 最方便的设计工具 最先进的营销手段
虚拟现实技术的发展
90年代,迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计 算机软件系统相匹配,使得基于大型数据集合的声音和图 象的实时动画制作成为可能;人机交互系统的设计不断创 新,新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。而这些 都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。
例如1993年的11月,宇航员利用虚拟现实系统成功 地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的 工作,而用虚拟现实技术设计波音777获得成功,是近年 来引起科技界瞩目的又一件工作。
几个已实现的例子
1、日本松下公司用来招揽买主的“厨房世界” 2、杭州大学开发的虚拟故官游玩系统 3、美国佐治亚理工学院开发出虚拟动物园的大猩猩系统 4、日本的一家公司设计制造出一个虚拟世界中的歌手 5、宾夕法尼亚大学研究制成虚拟现实人杰克
三、虚拟设计的特点人机交互的动态化 信息互动的数字化
利用计算机生成的能给人多种感官刺激的人机交互系统。
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虚拟设计概述专业:机械制造及其自动化姓名:晓峰学号:1351362268虚拟设计概述摘要:虚拟设计是利用计算机应用技术在计算机中构造成创建一个虚拟的、数字化的产品数字样机,代替部分或全部的物理样机,利用数字样机来完成初期设计阶段需通过物理样机完成的各项试验的虚拟考核。

基于虚拟现实技术对产品进行不投入实物生产前的各项模拟现实测试,仿真模拟,以保证产品在初期设计阶段的一次成功率。

虚拟设计在制造业应用前景很广,它所创建的数字样品拥有和物理样品相同的特性,而由于数字化使得修改,分析,优化更容易实现,以及与各元素之间的交互性使产品设计更能适应具体要求,节约成本,能实现敏捷制造,以及并行工程。

虚拟设计符合绿色设计的要求,是可持续发展以及高科技技术发展的必然趋势。

关键词:虚拟设计;数字化;虚拟现实技术;仿真模拟;交互性1虚拟设计的内容及产生背景虚拟设计(Virtual Design)是以计算机辅助设计为基础,利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计手段。

虚拟设计涉及众多学科和专业知识,广泛应用于企业的生产与制造之中。

本质上讲,虚拟设计是将产品从概念设计到投入使用的全过程(产品的生命周期)在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,其目标不仅是对产品的物质形态和制造过程进行模拟和可视化,而是对产品的性能,行为和功能以及在产品实现的各个阶段中的实施方案进行预测、评价和优化。

它是产品开发的测试床。

虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域,它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物。

虚拟设计产生的背景是基于第三次计算机为代表的信息技术革命的发生,计算机技术的发展为其创造条件。

而且在世界范围内新的发展理念可持续发展的提出为探索新的设计方法诞生指明了方向。

由于虚拟设计主张设计将从有形设计向无形设计转变,从物质设计向非物质设计转变,从实物产品的设计向虚拟产品的设计转变,这一主张对环境与可持续发展是非常有利的,进而对其产生发展起来推动作用。

2虚拟设计的特征2.1虚拟现实(Virtual Reality简称VR)技术虚拟设计最根本特征是利用了虚拟现实技术。

虚拟现实技术是一种高度逼真的模拟人在自然环境中的视听动等行为的人机界面技术,简单的说是一种可以创建的体验虚拟世界的计算机系统。

计算机所创造的三维虚拟环境能使参与者得以全身心地置入该环境中,并通过专用设备(立体显示系统、头盔显示器、跟踪定位器、3D鼠标)实现人类自然的对虚拟环境中实体的交互考察与操作。

利用VR技术可以建立虚拟的产品模型用于设计研究,并可作为虚拟产品让消费者试用,极大缩短了产品开发的时间,降低新产品的风险。

虚拟现实技术在不同领域的发展也推动虚拟设计的发展。

21世纪虚拟现实技术己在建筑设计、产品设计、航天航空飞行仿真、模拟军事演习等方面应用并取得神奇效用。

以往的产品设计主要集中在产品的详细设计阶段,由于手段的限制、资金的限制对概念设计投入不多。

利用虚拟现实技术能够实现设计过程中任一环节的交互考察与操作,且所见即所得,有助于设计师更加快速、形象具体的实现和修改设计方案,减少不必要劳动,加强工业设计师与结构工程师资源共享,加强设计师与业主以及使用者之间的交流,提高产品更新速度,降低市场风险,创造更好经济效益。

如美国波音公司777飞机的虚拟原型机,就是利用虚拟产品设计技术设计的虚拟油泥模型:在对波音777飞机进行风洞试验时,也是完全在电脑上进行的虚拟现实试验;美国福特汽车公司科隆研究中心设计部经理罗勃认为,采用虚拟设计技术,可使整个设计过程时间减少2/3。

2.2虚拟设计的数字化虚拟设计本质的一个特征就是数字化。

虚拟相对于现实而言的,顾名思义,“虚拟设计”即“非物质设计’是在计算机技术的支持下以数字形式取代了传统的物质模型形式,具有低成本,易修改,交互性强等特点。

虚拟设计按照系统工程的设计思想,以先进设计理论和方法为指导,运用新技术、新观念进行的产品开发设计。

首先利用各种信息,在数字化系统平台里进行功能设计、结构设计、形态设计、色彩设计、材质设计、人机设计等方面的产品造型方案设计;然后在数字装配系统中实现数字化装配;进一步在综合评价系统中进行系统的分析评价,最后将最终方案输出到加工设备加工出产品,投放到市场之后再收集有关信息,反馈到数字化设计平台,实现再设计。

虚拟设计数字化以CAD为产品设计的主要手段,如Pro/Engineer、Unigraphies、Solidworks等都提供了产品设计的系统模块;利用网络和其他平台相连接,设计师从一开始就必须考虑到产品生命周期的每一个环节,设计、制造、使用、反馈等方面合理组织,及时解决出现的问题。

2.3虚拟设计的交互性虚拟设计采用的交互模式使得设计更灵活,让设计与周围环境更容易实现交互,能更好地满足设计要求,完善设计产品。

一般概念中的互动设计是指设计师与计算机之间的互动,但在虚拟设计中,互动模式的设计含义更加广泛。

设计师与设计工具的互动是设计最直接的交互。

设计师在设计过程中利用自身己有的知识、经验,充分发挥想象能力,而设计工具(如计算机软件)则发挥计算机能力强、运行速度快、建模工具丰富、材质真实感强等特点,共同合作,快速高效的完成设计任务。

设计方案造型是否美观,结构是否合理,在目前的生产水平和加工能力下制造是否可行,都可以运用专业软件对产品模型(包括质量、密度、扭力等)进行数据分析与测量。

市场调查人员和决策者与数字化模型之间的互动。

这对产品的设计效益起到很关键作用。

市场调查人员需要判断设计方案是否满足市场需求,是否与人们的消费趋向一致等。

这既是产品开发是否成功的关键,也是决策者必须关注的问题;同时设计方案是否符合企业的经营理念和发展方向,生产成本是否符合要求等,都可以对数字模型进行必要的分析、讨论,在产品投入大批量生产之前进行决策。

消费者与数字模型之间的互动。

按照目前做法,产品必须投入到市场后才知道是否成功,如果不成功,给企业带来的损失是很大的。

在基于数字化模型的虚拟设计中,设计人员可通过VR等技术,将数字方案以虚拟的模型形式逼真的展现在最终消费者面前,消费者借助VR浏览器在世界任何一个地方都能全方位的了解产品的每一个细节,并借助一些工具向设计者提出自己的意见和看法,而产品的开发不仅能够根据情况修正设计方案,而且还能了解产品的受欢迎程度,使产品投到市场后的风险降到最小。

2.4虚拟设计的集成一体化虚拟设计的一体化特征也是其未来发展的总方向和强大优势。

虚拟设计不同于传统设计,它具有高度集成性,不再是普通计算机辅助设计的人机交互。

虚拟设计包含整个设计和制造模拟过程,包括概念设计,产品仿真模拟,虚拟工艺设计,虚拟装配设计,虚拟布局设计,虚拟人机工程等。

这种集成性有助于及时发现产品开发过程中的各种问题,将多个环节联系起来,这对产品开发周期和效益有很大的提升。

3虚拟设计在产品开发中的应用虚拟设计在产品开发中有广泛意义,利用虚拟现实技术能实现虚拟产品设计、虚拟制造,虚拟装配以及虚拟人机工程等。

即在实际投入原材料于产品实现过程之前,完成产品设计与制造过程的相关分析,以保证制造实施的可行性。

主要表现在设计者可以用不同的交互手段在虚拟环境中对参数化的模型进行修改。

虚拟设计在产品开发的过程体现在以下几方面。

3.1虚拟产品设计几年前,CAD技术为企业的产品开发过程提供了有力支持,在多数虚拟产品设计过程中是使用软件组合来完成。

如在复杂曲面的造型中,多采用RHINO、Pro/E、CATIA等软件组合使用来完成虚拟产品设计模型,实质上并没有把设计师从二维鼠标和键盘上解放出来,设计师也并没有真正的参与到虚拟设计中来,并且限制了设计师的积极性和创造性地发挥。

随着虚拟现实技术和多媒体技术的发展,不断提高的计算机操作的人机界面,改善了虚拟产品设计中人与计算机的交互方式。

目前所采用的是将虚拟现实技术引入CAD环境,这将便于模拟新产品开发中新产品的某些性能,又便于设计人员对新产品的修改。

设计人员先利用CAD系统建模,再转换到VR环境中,让设计人员或客户来感知产品。

设计人员也可利用VR-CAD系统,直接在虚拟环境中进行设计和修改。

例如在对汽车设计时,设计人员在具有全交互性的设计环境中,利用头盔显示器、具有触觉反馈功能的数据手套、操纵杆、三维位置跟踪器等装置,将触觉、视觉、听觉与虚拟概念产品相联,不仅可以进行虚拟的合作,产生一种身历其境的感受还可以实时地对整个虚拟产品设计过程进行检查、评估,实地解决设计中的决策问题,使设计思想得到综合。

在交互性的虚拟产品快速成型设备上,设计人员对虚拟产品的设计模型直接设计,提高了设计人员的积极性与创造性地发挥。

有的企业在新产品开发时,建立了物理实验模型PMU(Physical Mock-up),如油泥模型(Clay Modeling)等已逐步被计算机和仿真代替,在此基础上进行建模和仿真设计,以达到产品设计方案的设计目的。

虚拟产品也就是最初的数字设计模型DMU(Digital Mock-up),虚拟产品设计的初级阶段的虚拟油泥建模(Virtual Clay Modeling),可以适应创造性设计过程所提出的直观要求,所设计的产品可以得到精确的描述,物理模型可通过快速成型方法被迅速制作出来。

3.2虚拟装配设计虚拟装配设计(Virtual Assembly Design)是虚拟设计在新产品开发方面具有较大影响的领域。

虚拟装配采用计算机仿真与虚拟现实技术,通过仿真模型在计算机上进行仿真装配,实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试,它是实际的装配过程在计算机上的本质体现。

过去的产品开发常需要花大量的时间、人力、物力来制作事物模型进行各种装配实验研究,力求在产品的可行性、实用性、产品性能等方面进行综合测试分析。

现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应该考虑装配问题,在虚拟装配的同时创建产品、分析装配精度,优化设计方案。

虚拟装配的第一步是在CAD系统创建虚拟产品模型,然后进入并利用虚拟装配设计环境(Virtual Assembly Design Environment简称V ADE)系统,开发人员在V ADE系统中开展工作,借助虚拟装配设计环境系统,设计人员可在虚拟环境中使用各种工具对设计的机构进行装配检验,帮助设计人员及时发现装配缺陷,全面掌握虚拟制造中的装配过程,尽可能早的发现产品开发过程中的设计、生产、装配、工艺等问题。

3.3虚拟人机工程设计人机工程学是一门多学科的交叉学科,研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调。

虚拟人机工程(Virtual Man-machine Engineering)设计是借助虚拟人机工程系统,将它引进虚拟人机工程学评价系统,设计人员可以精确研究人机工程学参数,并在必要时可以修改虚拟部件的位置,重新设计整个产品的构造。

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