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智能化行業解決方案

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智能制造

借助虛擬現實技術,航空航天、船舶制造、汽車仿真、工業機械等智能制造領域可以實現虛擬產品設計、虛擬產品制造、虛擬生產過程、數字化工廠、產品展示等產品全生命周期的管理和運營。虛擬現實技術在推動智能制造企業完成正確決策、優化產品性能、提高產品質量、降低生產成本、提升品牌影響力和贏得市場先機方面具有重要的應用價值。

一、工業機械領域

虛擬現實技術已成為數字化工業制造技術和生產流水線的重要應用環節,工業產品利用該技術可優化產品設計,通過虛擬裝配避免或減少物理模型的制作,縮短開發周期,降低成本;同時通過建設數字工廠,直觀地展示工廠、生產線、產品虛擬樣品以及整個生產過程,為員工培訓、實際生產制造和方案評估帶來便捷。使企業內各負責部門之間的交流變得更加容易,不僅大大縮短了企業產品開發的時間,而且也為其產品的宣傳、銷售贏得了先機。

1. 虛擬設計

工業設計者在設計過程中通過手繪、三維建模等手段來表現出產品的實際形態及效果,但往往因為無法直觀的表現出設計圖,導致設計流程反復冗長。運用虛擬現實技術,可以將設計思想更好地融于其中,還可實時修改方案呈現在虛擬現實環境中,方便評審者進行方案評估驗證,觀察設計和修改過程,大大縮短了設計階段的驗證評審時間,提高工作效率。

2. 虛擬裝配

在產品設計中較常見的也是較難發現的問題就是裝配和維修方面的問題,這些問題往往當零件進行裝配時,甚至在進行維修時才會反映出來。對于這樣的問題,通常只能靠設計人員的知識和經驗盡可能地加以避免.虛擬裝配設計技術的出現為徹底解決這個問題帶來了希望,在虛擬環境中對設計的結構進行裝配檢驗利用計算機工具通過分析、先驗模型、可視化和數據呈現來做出或輔助做出與裝配有關的工程決策,幫助設計人員及時地發現設計中的裝配缺陷。

3. 數字工廠

利用虛擬現實技術、對現實生產線制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真,以發現制造中可能出現的問題,在產品實際生產前就采取預防措施,使得產品一次性制造成功,在虛擬制造中,產品從初始外形設計、生產過程的建模、仿真加工、模型裝配到檢驗整個的生產周期都是在計算機上進行模擬和仿真的,因而可以減少前期設計給后期加工制造帶來的麻煩,從而達到提高產品開發的一次成品率,以達到降低成本、縮短產品開發周期,增強企業競爭力的目的。

二、航空航天

航空航天航空航天作為一種耗資巨大、變量參數多、系統復雜的工程,保證其設備的安全、可靠是必須要考慮的因素。虛擬現實技術的出現,為航空航天領域提供了廣闊的應用前景。

1. 飛機設計與制造

在飛機設計過程中,應用VR技術提前開展性能仿真演示、人機工效分析、總體布置、裝配與維修性評估,能夠及早發現、彌補設計缺陷,實現“設計-分析-改進”的閉環迭代,達到縮短開發周期,提高設計質量和降低成本的目的。

2. 飛機內飾設計

虛擬現實技術應用于飛機內飾設計的概念設計、初步設計和細節設計三個階段,為飛機內飾設計提供了一種可行、創新和高效的設計方法,大大提高了設計水平并節約了研發成本。

3. 飛機虛擬實訓

-飛行駕駛虛擬實訓

根據實際場景,建立逼真的虛擬場景三維模型,實現對虛擬場景的實時驅動,進行飛機飛行員的駕駛實訓,增強飛行員的操作技能,加大飛行安全法碼,為航空業飛行安全提供有力保障。

-空乘服務虛擬實訓

模擬客艙場景及設備,讓空乘人員熟悉客艙服務流程與要求,掌握客艙設備的構造、操作方法與服務等基本技能,了解飛機客艙服務操作規程,縮短訓練周期,提高訓練效益。

-飛機維修虛擬實訓

虛擬現實技術可以模擬飛機零部件的維修步驟和方法,解決了飛機維修訓練方法較少的問題,有效提高了訓練效率和訓練質量,避免各種飛機實裝訓練的不安全因素,降低訓練費用。

-航天器飛行模擬

虛擬現實技術能對衛星、火箭等航天器的工作原理、工作狀態進行3D模擬展示,將復雜的運行原理用三維可視化的形式逼真形象展現出來。

-航天仿真研究

虛擬現實技術也可應用于航天仿真研究中,對航天員的失重訓練、航天器的在軌對接等航天活動進行逼真的模擬與分析,推動我國航天事業的發展。

1.航天員訓練器利用虛擬訓練系統對航天員進行失重心理訓練;

2.利用VR系統可以更好的研究人與航天器之間的接口關系與功能分配,使艙內結構和布局更適合人的特征;

3. 虛擬現實技術可運用于航天器的人工控制交會對接中;

4.在航天服和環境生保系統的設計與研制中,可利用VR技術進行原理設計、邏輯驗證及模型的仿真;

三、汽車仿真

汽車虛擬開發工程即在汽車開發的整個過程中,全面采用計算機輔助技術,在轎車開發的造型、設計、計算、試驗直至制模、沖壓、焊接、總裝等各個環節中的計算機模擬技術聯為一體的綜合技術,使汽車的開發、制造都置于計算機技術所構造的嚴格的數據環境中,虛擬現實技術的應用,大大縮短了設計周期,提高了市場反應能力。

1. 汽車虛擬設計

應用虛擬設計技術可以快捷地建立產品的模型族,迅速實現產品的變型設計和系列化設計。虛擬技術通過網絡技術和PDM(產品數據管理)技術的支撐,還可以實現異地設計和并行設計。采用虛擬現實系統全尺寸的車身及內外飾的三維立體影像能方便逼真地顯示在設計者眼前。

2. 虛擬協同設計

在汽車設計階段,往往分為多個設計部門進行汽車不同部分的分工設計,使用不同的設計軟件。如車身、內飾、發動機、零部件等等,當這些部門完成了各自的設計之后,卻會發現諸如數據格式不同,整體車身的各種搭配問題和機械問題。虛擬協同設計平臺為各個部門創造了三維模型的實時協同工作機制,實時獲取多個設計師的不同設計軟件下的設計成果,快速整合,達到工作效率的快速推進。

3. 汽車虛擬裝配

設計人員在產品原型實際加工之前就可以全方位地檢查零部件之間的裝配間隙和干涉,也可通過程序自動檢查裝配狀態??梢源蟠筇岣邔嶋H裝配成功率并降低零件制作返工率。

4. 虛擬實驗

采用虛擬實驗技術可以在建立了汽車整車或分系統的CAD模型之后,在計算機上模擬真實的實驗環境、實驗條件、實驗負荷進行虛擬仿真實驗。通過虛擬實驗,可 以在汽車實際產品加工以前,預測它的安全性、可靠性、動力性、氣動性、經濟性及舒適性等各種性能,同時對不滿意的地方進行改進設計。虛擬試驗還可以進行虛 擬人機工程學評價、虛擬風洞試驗、虛擬碰撞試驗等。

5. 虛擬培訓

在汽車制造生產的過程中,往往伴隨是精細的加工和零部件裝配,一個細小的錯誤就可能導致車體結構的偏差和無法通過驗收,導致返工等巨大損失。通過虛擬培訓,使生產線員工能夠提前收悉生產裝配流程,避免錯誤,提高工作效率,減少企業承受經濟損失的風險。

四、船舶制造

通過虛擬現實技術不僅能提前發現和解決實船建造中的問題,還為管理提供了充分的信息,從而真正實現船體建造、舾裝、涂裝一體化和設計、制造、管理一體化。在船舶設計領域,虛擬設計涵蓋了建造、維護、設備使用、客戶需求等傳統設計方法無法實現的領域,真正做到產品的全壽期服務。因此,通過對面向船舶整個生命周期的船舶虛擬設計系統的開發,可大大提高船舶設計的質量,減少船舶建造費用,縮短船舶建造周期。

1. 船舶設計

船舶虛擬設計是船舶工程領域中信息化技術應用的較高層次。設計師通過建立船舶產品三維模型來實現產品的并行設計和初步的虛擬建造,在計算機中先"造"一艘"完整的船",設計師就可以"進入"船體內部參觀,科學分析工人建造是否方便、人在船上是否舒適、故障模擬等,全方位驗證設計思路。供船舶數字制造過程進行分析、校驗,評估、評審,匯報演示等。

2. 船舶建造工藝仿真

虛擬現實船舶建造仿真實訓系統通過對船廠廠區及設施、船舶內部結構和布置、船體建造常規工藝流程進行逼真的3D可視化虛擬展示。通過人機互動形式,與虛擬環境中的船體模型進行交互操作,完成鋼材預處理、鋼材切割、鋼材彎曲成型等。同時,該系統還提供了船體裝配功能,通過模擬真實的裝配方式,幫助用戶了解船體裝配流程船體構造。

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