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【案例】戴一副虚拟现实眼镜 透视汽车制造全过程

未知 2019-07-16 10:53

  虚拟现实与制造业

  在先进制造业领域借助虚拟现实技术,可以实现虚拟产品设计、虚拟产品制造、虚拟生产过程、创建先进制造工厂、产品展示与维护等等。虚拟现实在完善产品设计、优化产品性能、提高产品质量和设计效率、降低开发成本方面具有重要作用。

  虚拟现实能提供一个强有力的模拟和仿真环境,使产品的规划、设计、制造、装配、检验等均在计算机虚拟环境中进行,这就是所谓的虚拟制造

  虚拟现实在制造业应用的生命周期

  1、利用这一技术,我们在工业设计中可以在产品设计前期做一些可行性的虚拟测试,在产品设计过程中利用虚拟现实来简化产品的具体设计操作,后期产品评审可以利用这项技术做实时的动态评审和产品虚拟立体化(可以观察产品的任何角度的内外部结构),在产品推广阶段,虚拟现实技术可以直接给用户提供各种虚拟的场景供客户了解该产品在不同环境下的形态和视觉效果,以及可以利用外部设备让客户体验到更仿真的产品交互,进一步刺激消费者的购买欲和提升产品的科技感和竞争力。

  2、在实际生产前,无资源消耗的情况下,进行虚拟加工。

  在虚拟制造环境中,工程技术人员可直接对设计出的产品进行虚拟加工,在实际的制造系统中,经过CAD/CAM的零件,在正式加工之前,一般要惊醒试切,传统的试切是采用塑模蜡模和木模在专用设备上进行的,这不但浪费人力物力,而且还延长了生命周期,增加产品开发成本,降低了生产效率,极大影响系统的性能,如果采用仿真加工来代替实际的试切加工,可以大大降低产品的制造成本,增加产品的竞争力。

  虚拟现实会哪些好处?

  1、可靠的预测成本、风险和进度、大大提高决策水平

  生产方案的实施往往涉及到大量资金的投入,风险很大,稍有不慎就会给企业带来巨大的经济损失。在虚拟环境中进行各种试验,检查产品各方面的技术性能,确立合理的进度表。这样可以减少新产品开发的投资,缩短开发周期,对难以预测、持续变化的市场需求做出快速响应。企业决策者还可直观地判断各种生产方案的优缺点,做出最优决策,从而缩短生产周期,提高可生产性。

  2、加快企业人才培养

  虚拟现实技术的沉浸性和交互性,使设计人员可以分析、验证自己设计产品的各种方面性能来积累设计经验,管理人员可以尝试不同的生产组织方案来积累管理经验,操作人员可以对产品进行试加工来积累操作经验。所有这些培训都在虚拟环境中进行,不需要占用实际设备,不会影响正常生产。

  3、打破时空限制

  伴随着虚拟制造技术,相应地出现了虚拟企业。它可以打破传统的地域、时域的限制,通过网络实现资源共享,变分散为集中,实现异地设计、异地制造,从而使产品开发快速、优质、低耗地响应市场变化。它是实现敏捷制造的有效手段,从而真正实现工业4.0,建立起高度协作的创新服务体系,提高整个行业的资源配置和运行效率;

  案例分析

  当然虚拟现实在工业方面有很多应用,安全防护领域、建筑与艺术设计领域、大型和重型机械设备的虚拟装配、 以及工业培训等,以汽车制造为例,通过虚拟现实技术,不仅可以提前发现和解决汽车整体以及零部件设计制造中的问题,还可以为生产管理提供充分的信息,实现制造管理一体化。通过建立汽车三维模型,设计人员可以进入汽车内部体验车体设计是否舒适、驾驶模拟、故障模拟等,全方位验证设计指标。

  全球七大汽车集团已经广泛应用虚拟制造。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经大量应用虚拟制造技术,大大缩短了产品的发布时间;德国汽车业应用虚拟制造技术最快也最广泛,目前德国所有的汽车制造企业都建成了自己的虚拟现实开发中心。奔驰、宝马、大众等的报告显示,应用虚拟制造技术,以数字汽车模型来代替木制或铁皮的汽车模型,设计发动机、车体、电气线路等,并进行有关分析和模拟数控加工及质量检验,开发成本最多可降低到原先的十分之一。

  汽车的虚拟开发即在汽车开发的整个过程中,全面采用计算机辅助三维虚拟现实技术实现汽车的造型、设计、计算、实验、制模、冲压、焊接、总装等一系列的流程,虚拟技术以网络技术和产品数据管理技术支撑,实现异地协同设计。虚拟协通设计是指汽车在模型的设计阶段,由分布于全球的设计研发中心进行汽车不同部分的分工设计,如车身、发动机、底盘、内饰、零部件等,利用虚拟平台创造三维模型实现实时协同设计,实时获取所有设计人员的工作成果,高效整合、快速优化设计内容。设计完成之后,可以进行汽车虚拟装配,设计人员可以在产品原型实际加工之前检查零部件的装配是否符合要求,以提高实际装配的成功率,减少零部件的返工。在虚拟装配完成之后,可以进行虚拟实验检测,采用虚拟实验技术可以在计算机上模拟真实的实验环境、实验条件,进行虚拟仿真实验,以预测汽车的安全性、可靠性、动力性能及舒适程度等,对不符合要求的部分进行改进,同时可以进行虚拟碰撞实验。通过虚拟培训,可以使一线操作人员熟悉生产装配流程,避免出现错误,提升企业效益。

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