地毯自動(dòng)碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)含12張CAD圖,地毯,自動(dòng),碼垛,設(shè)計(jì),12,十二,cad 1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用1.簡(jiǎn)介虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) （ VR） 支 持 和 加 快 產(chǎn) 品 的 設(shè) 計(jì) ， 促 進(jìn) 創(chuàng) 意 的 實(shí) 現(xiàn) 和 傳 遞 ， 對(duì) 協(xié) 同 工 作 極有幫助[1]。它被認(rèn)為是人機(jī)交流新的維度，將直觀的計(jì)算機(jī)圖形與交互的三維空間 結(jié)合起來(lái)[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種主要的機(jī)械工程化工具，有利于獲得更好的新產(chǎn)品 設(shè)計(jì)或者改善已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)[3,4]。顯著的效益、效率和靈活性的流程以及產(chǎn)品的功 能性使得在其他工程作業(yè)領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用[5,6]。在制造復(fù)雜產(chǎn)品 通常能夠縮短生產(chǎn)周期， 虛擬制造技術(shù)使得制造商能夠更便利的與各種專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的工程 師 合 作 。 在 這 種 情 況 下 ， 為 了 發(fā) 現(xiàn) 和 整 合 有 效 解 ， 需 要 快 速 、 創(chuàng) 新 和 整 合 性 活 動(dòng) 。 在 各 種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造階段，虛擬技術(shù)的使用需要不同的能力和技能，如對(duì)需求的理解， 計(jì) 算 機(jī) 和 軟 件 的 應(yīng) 用 ， 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 和 處 理 ， 信 息 呈 現(xiàn) 的 理 解 ； 同 時(shí) 也 包 括 見(jiàn) 識(shí) 、 經(jīng) 驗(yàn) 、 好 奇心、和天賦。最好的工程師在生產(chǎn)周期中的每個(gè)階段理解什么是他/她所需要的，更 好的理解他/她需要傳遞的信息，控制接下來(lái)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的進(jìn)程。這也適用于之后 將用于設(shè)計(jì)三維虛擬原型和進(jìn)一步產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的收集；也適用于創(chuàng)造和提高虛擬 3D 原型的技術(shù)， 這些后續(xù)將用于設(shè)計(jì)數(shù)控、 其他程序和準(zhǔn)備的問(wèn)題和建議。 對(duì)虛 擬現(xiàn)實(shí)技 術(shù) [ 7,8]應(yīng) 用 最 重 要 的 方 面 ， 下 文 將 展 開(kāi) 討 論 ：創(chuàng)新： 本文介紹的方法可以加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 多階段的發(fā)展和制造； 實(shí)施的解決方案， 很難用傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)。這種方法起源于 VR 技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域和機(jī)械工程公司的多 次嘗試使用； 由于接觸機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展， 企業(yè)專(zhuān)家和部門(mén)的 IDEFO 圖支持和合作廠 商和客戶之間良好的合作使得目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)[9]。科 學(xué) 意 義 ： 跨 學(xué) 科 的 傳 播 使 新 的 信 息 得 以 開(kāi) 發(fā) ， 知 識(shí) 和 經(jīng) 驗(yàn) 得 以 傳 遞 和 接 受 ， 也 保 證了技能的獲得與提升，以及經(jīng)驗(yàn)的積累等。實(shí) 用 意 義 ： 改 進(jìn) 的 技 術(shù) 交 流 和 替 代 思 想 更 快 速 產(chǎn) 生 。 設(shè) 計(jì) 球 面 元 素 ， 并 把 它 用 于 二 維圖形是復(fù)雜和耗時(shí)的過(guò)程。 它要求那些拖延時(shí)間和耗費(fèi)生產(chǎn)成本技術(shù)的創(chuàng)新。 除此之 外，2D 技術(shù)需要使用多個(gè)參考點(diǎn)，它們影響表現(xiàn)（測(cè)量）誤差。22.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用發(fā)展2.1 虛擬模型和物理實(shí)物間的關(guān)系 用戶界面的可用性是多種工業(yè)產(chǎn)品成功的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 這種假設(shè)導(dǎo)致了許多設(shè)計(jì)方法學(xué)， 用于解決評(píng)價(jià)工業(yè)產(chǎn)品的用戶友好性的介紹。 這些大多數(shù)方法遵循根據(jù)用戶的需 求， 在設(shè)計(jì)過(guò)程中讓用戶參與式設(shè)計(jì)[10]。 三維模型可能成功地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造 的 不 同 階 段 ： 快 速 設(shè) 計(jì) 與 工 件 的 改 進(jìn) ； 快 速 設(shè) 計(jì) 和 表 面 幾 何 形 狀 的 精 確 性 提 高 ； 更 多 方 法 的 快 速 產(chǎn) 生 ， 用 于 對(duì) 產(chǎn) 品 部 分 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 進(jìn) 行 快 速 ； 制 造 商 和 客 戶 之 間 ， 制 造 商 和 消費(fèi)者之間， 與廠家的各部門(mén)更好的合作。 虛擬三維原型可以在任何時(shí)候通過(guò)使用軟件 進(jìn) 行 改 進(jìn) 。 產(chǎn) 品 在 生 產(chǎn) 和 設(shè) 計(jì) 階 段 的 早 期 ， 技 術(shù) 解 決 方 案 得 以 實(shí) 施 。 改 進(jìn) 的 原 型 被 轉(zhuǎn) 移 到 程 序 中 ， 這 些 程 序 創(chuàng) 造 了 數(shù) 控 程 序 的 機(jī) 械 加 工 的 產(chǎn) 品 。 表 面 和 產(chǎn) 品 幾 何 保 持 不 變 ， 但 產(chǎn) 品 性 能 有 了 提 高 。 加 工 工 藝 變 得 更 加 簡(jiǎn) 單 ， 減 少 了 工 裝 步 驟 ， 減 少 機(jī) 械 加 工 時(shí) 間 ， 使 生產(chǎn)商能為客戶提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。在推薦案例中， 制造商從客戶 （圖 1） 獲得了初級(jí) 3D 原型。 這是一個(gè)焊接結(jié)構(gòu)， 組 成的各種長(zhǎng)度的方形管的壁厚為 3mm，有不同的幾何形式和尺寸的板材。板面對(duì)面分別 位于不同的初始位置和復(fù)雜的角度。 他們中的大多數(shù)應(yīng)以機(jī)械加工獲得表面精度和確定 位置的孔（公差 t，表 1）。開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，共分為以下幾個(gè)階段：?? 幾何形狀、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、機(jī)械加工可能性的評(píng) 價(jià)；?? 發(fā)展階段?? 數(shù)控程序的創(chuàng)建圖 1 產(chǎn) 品 的 原 始 三 維 模 型三維模型檢驗(yàn)結(jié)果放在顯示屏上。模型改進(jìn)想法的提出是為了提高產(chǎn)品的使用性 能。 這些改善可以滿足顧客在一段時(shí)間變化之后的需求。 為了執(zhí)行這些想法并付諸行動(dòng)， 需 要 決 定 采 取 什 么 行 動(dòng) 。 選 擇 必 要 的 三 維 和 二 維 CAD 軟 件 和 測(cè) 量 工 具 進(jìn) 行 討 論 。表 1 產(chǎn) 品 的 幾 何 機(jī) 械 特 點(diǎn)元素 元 素 在 直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 幾 何 位 置精度 機(jī) 械 加 工 方 法Φ6H7 ⊥ /‖ +0.0150定 中 心 、 鉆 孔 、 擴(kuò)孔Φ8H7 ⊥ /‖ +0.015 定 中 心 、 鉆 孔 、 擴(kuò)3元素 元 素 在 直 角 坐 標(biāo) 系 中 的 幾 何 位 置精度 機(jī) 械 加 工 方 法0 孔Φ10H7 ⊥ /‖ +0.0180定 中 心 、 鉆 孔 、 擴(kuò)孔M8 ⊥ /‖ ±0.2 定 中 心 、 鉆 孔 、 割M10 ⊥ /‖ ±0.2 定 中 心 、 鉆 孔 、 割M12 ⊥ /‖ ±0.2 定 中 心 、 鉆 孔 、 割磨， 表面 粗糙度 ra3.2⊥ /‖ ±0.2 粗 磨 、 精 磨磨， 表面 粗糙度 ra3.2∠ 10/⊥ ±30“/±0.1 粗 磨 、 精 磨磨， 表面 粗糙度 ra3.2∠ 22/∠ 80 ±30“/±0.1 粗 磨 、 精 磨磨， 表面 粗糙度 ra3.2∠ 82/∠ 89 ±30“/±0.1 粗 磨 、 精 磨磨， 表面 粗糙度 ra3.2∠ 55/⊥ ±30“/±0.1 粗 磨 、 精 磨3.2.2 物理模型的數(shù)字化因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能加工元素整體尺寸不大于 1700x1000x350 毫米， 所以這種方法是必要 的 。 有 時(shí) 候 制 造 商 獲 得 的 訂 單 要 求 超 過(guò) 了 數(shù) 控 機(jī) 床 本 身 的 制 造 能 力 。 在 這 種 情 況 下 ， 面 對(duì)生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力， 要求或者訂單必須被取消 。 要求和訂單的取消可能導(dǎo)致失去客 戶 。 為 了 保 持 競(jìng) 爭(zhēng) 力 ， 制 造 商 必 須 盡 可 能 努 力 得 到 訂 單 。 在 上 述 情 況 下 ， 產(chǎn) 品 的 整 體 尺 寸 2100x1400x206 毫米。 這種焊接結(jié)構(gòu)要求加工機(jī)床工作臺(tái)較大但主軸定位的傾斜和轉(zhuǎn) 向相對(duì)于坐標(biāo)加工焊接結(jié)構(gòu)的可能性較小。 在這種情況下 ， 廠家用于生產(chǎn)特定的技術(shù)工 具， 作為一個(gè)起點(diǎn)或補(bǔ)償或傾斜的元件： 主軸。 這樣的技術(shù)工具所需額外的時(shí)間 、 機(jī)器、 高 級(jí) 專(zhuān) 家 、 材 料 和 能 源 。 此 外 ， 由 于 制 造 商 必 須 使 用 幾 個(gè) 參 考 點(diǎn) 來(lái) 確 保 復(fù) 雜 鏈 的 測(cè) 量 和 增加設(shè)置錯(cuò)誤的概率， 這種技術(shù)工具可能不能足夠建立一個(gè)參考點(diǎn)和加工焊接結(jié)構(gòu) 。 設(shè) 計(jì)師對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)取決于他/她的制造工藝和設(shè)計(jì)技巧的知識(shí)。在開(kāi)發(fā)階段，設(shè)計(jì)師的圖 2 虛 擬 環(huán) 境 中 的 三 維 模 型 生 成 過(guò) 程4圖 6 用 于 定 位 原 始 模 型 的 球 形 元 素 的 草 圖主 要 輸 出 是 一 種 三 維 原 型 。 產(chǎn) 品 的 三 維 虛 擬 原 型 成 為 中 介 與 客 戶 、 設(shè) 計(jì) 師 、 技 術(shù) 專(zhuān) 家和運(yùn)營(yíng)商的中間橋梁。 所描述的方法旨在提高機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展， 節(jié)約產(chǎn)生額外技 術(shù)設(shè)施的開(kāi)支， 降低實(shí)際生產(chǎn)行為和避免錯(cuò)誤的大量參考點(diǎn)。 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)圖解和推廣應(yīng)用 的方法在圖 2 中展示。為了提高產(chǎn)品的加工性，在 3D 模型中引入了虛擬的球形元件， 在圖 3 中展示 。 工具固定在一個(gè)矩形管中。 作為球形元素的固定件 一個(gè) M6 深 3mm 的孔被使用 。 在制造具有精度要求和幾何表面嚴(yán)格定 位控制的產(chǎn)品時(shí)，球形元件發(fā)揮了重要作用。這個(gè)元素結(jié)合其機(jī)械 功能和工程師的想法，提高產(chǎn)品的可加工性和創(chuàng)造更好的機(jī)會(huì)去設(shè)計(jì)產(chǎn)品制造加工的數(shù)控項(xiàng)目， 從而減少工裝數(shù)量 和 可 能 出 現(xiàn) 的 安 裝 （ 測(cè) 量 ） 誤 差 。 致 力 于 開(kāi) 發(fā) 客 戶交付的水平的 3D 原型，滿足了生產(chǎn)工藝和程 序體， 設(shè)計(jì)師創(chuàng)造了一個(gè)球形元件的三維虛擬樣 機(jī)（圖 4）。球形元素的虛擬三維 CAD 原型已經(jīng)在通信與 3D 程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目上創(chuàng)造了基礎(chǔ)性地位（圖 5） 。 表 2 的得到的數(shù)據(jù)是在測(cè)量實(shí) 驗(yàn)室通過(guò)測(cè)量球形元件的球體模型所獲 得。球形元件的三維模型的發(fā)展過(guò)程已 經(jīng)牽涉到了測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)家，他必須圖 3 球 形 元 件 的 實(shí) 物 圖圖 4 球 形 元 素 的 虛 擬 三 維 模 型 的 設(shè) 計(jì) 步 驟圖 5 測(cè) 量 之 后 球 形 元 件 的 草 圖測(cè)量出球形元件的實(shí)體模型和設(shè)計(jì)滿足要求的草圖。虛擬的球形元件的三維模型在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中被整合成為一種虛擬的三維模型， 且 三維模型由顧客發(fā)送，使得能夠額外增加一個(gè) 3mm 厚的 M6 的孔。其技術(shù)特征的位置是 由程序員使用他/她在制造工藝和機(jī)器性能相關(guān)的知識(shí)挑選的，這些知識(shí)將用于開(kāi)發(fā)產(chǎn) 品的機(jī)械加工過(guò)程的選擇。所需尺寸的草圖被交付給了設(shè)計(jì)師（圖 6）。所涉及的示意圖 7 求 元 素 在 三 維 模 型 定 位 中 的 作 用5圖包含一個(gè)主要模型的產(chǎn)品的類(lèi)型和孔的位置。 然后設(shè)計(jì)師用他的設(shè)計(jì)技巧將孔和三維 虛擬樣機(jī)整合起來(lái)（圖 7）。表 2 球形元素整合到初始模型的數(shù)據(jù)元素 長(zhǎng) L， mm T W，mm 直徑 D，mmT X,mm T Y,mm T球 125.45 ±0.2 - 30 ±0.02 (442) ±0.2 40 ±0.2孔 3 ±0.2 - M6 ±0.2 (442) ±0.2 40 ±0.2經(jīng)過(guò)三維虛擬樣機(jī)的改進(jìn)， 整合成額外的球形 元 件 （ 圖 8） ， 在 2D 環(huán)境下產(chǎn)品新的預(yù)測(cè)產(chǎn)生了 這些數(shù)據(jù)被用于數(shù)控程序的發(fā)展從而生產(chǎn)一個(gè)實(shí) 際產(chǎn)品（圖 9）。圖 9 實(shí) 際 產(chǎn) 品3.結(jié) 論球 形 元 件圖 8 三 維 虛 擬 產(chǎn) 品 的 原 型科學(xué)價(jià)值的體現(xiàn)：虛擬樣品的體驗(yàn)、設(shè)計(jì)以及集成的可能性可以打下良好的基礎(chǔ)， 從中結(jié)合虛擬原型固化現(xiàn)有的并獲取關(guān)于虛擬樣機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的實(shí)施過(guò)程 中新的具體的知識(shí)。 這樣的經(jīng)歷也有助于保持和提高一個(gè)人的創(chuàng)新能力、 適應(yīng)能力和競(jìng) 爭(zhēng)潛力。實(shí)用價(jià)值的體現(xiàn)： 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合提高生產(chǎn)者實(shí)施各種技術(shù)解決方案， 使這個(gè) 過(guò)程更快的可能性。 它有助于將已經(jīng)獲得的知識(shí)傳遞到流程和產(chǎn)品中以及為利用在早期 階段的產(chǎn)品或工藝的發(fā)展階段收集到的信息，提供了更好的機(jī)會(huì)。創(chuàng)新點(diǎn)： 這種方法將經(jīng)典和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用促進(jìn)了球 形元件向三位虛擬樣機(jī)和數(shù)控程序編制的整合。品6參 考 文 獻(xiàn)1. Paolo Leoncini, Mariano Guida, CIRA Italian Aero-space Research Centre Via Maiorise, Capua (CE) Italy. 2009. From CAD models to virtual reality simu-lations: Catia to VR geometry and Dynamics data translation by a VBA plug-in approach. 13''' Intema-tional research/expert conference “Trends in the devel-opment of machinery and associated technology“ TMT 2009, Hammamet, Tunisia, 16-21 October: 613-616.2. Jian-Ping Li, Thompson, G. 2003. Modelling of me-chanical failures in a virtual reality design environment. Reliability and Maintainability Annual Symposium - RAMS: 507-512. http://dx.doi.org/10.1109/RAMS .2003.1182040.3. Alcinia Z. Sampaio, Ana R. Gomes, Augusto M. Gomes, Joana P. Santos, Daniel P. Rosario.2011.Collaborative maintenance and constmction of build-ings supported on Virtual Reality technology. The Third Intemational Conferences on Advances in Mul-timedia: 80-86.4. D'Adderio, L. 2001. 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Intemationai Joumal of Human-Computer Studies 68: 254-269. http://dx.doi.Org/10.1016/j.ijhcs.2009.12.004.7在應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工程制品過(guò)程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用 總結(jié)：本 文 應(yīng) 用 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) （ VR） 技 術(shù) ， 加 快 新 產(chǎn) 品 及 工 藝 設(shè) 計(jì) 。 在 效 率 、 過(guò) 程 靈 活 性 和 新 產(chǎn) 品 的 功 能 上 面 的 改 善 均 可 以 使 用 這 種 技 術(shù) 。 本 文 介 紹 的 方 法 ， 可 以 加 快 工 業(yè) 生 產(chǎn) 。 這 種 方 法 來(lái) 源 于 在 機(jī) 械 工 程 領(lǐng) 域 的 產(chǎn) 品 和 工 藝 設(shè) 計(jì) 和 開(kāi) 發(fā) 多 次 嘗 試 利 用 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) 。 由 于 企 業(yè) 專(zhuān) 家 和 部 門(mén) 、 制 造 廠 商 和 客戶 之 間 的 緊 密 合 作 ， 目 標(biāo) 實(shí) 現(xiàn) 了 。 科 學(xué) 的 價(jià) 值 表 現(xiàn) 為 跨 學(xué) 科 的 交 流 ， 能 夠 開(kāi) 發(fā) 新 的 信 息 ， 傳 遞 和 接 受知 識(shí)和經(jīng)驗(yàn)， 獲取 和改善技 能， 積累 經(jīng)驗(yàn)等 。 實(shí)際 價(jià)值表現(xiàn) 在技術(shù)的 交流和思 想的快速 更新迭代 。 設(shè) 計(jì) 球 形 元 件 ， 實(shí) 現(xiàn) 二 維 圖 形 的 同 時(shí) ， 減 少 了 耗 時(shí) 的 過(guò) 程 。關(guān) 鍵 詞 ： 三 維 虛 擬 樣 機(jī) ， 球 形 元 件 ， 緊 密 合 作 ， 專(zhuān) 家 ， 生 產(chǎn) 商 ， 客 戶2012 年 11 月 2 日 投 稿2013 年 8 月 21 日 錄 用