虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)

      1.智能設計技術(shù)：智能設計技術(shù)是對傳統計算機設計技術(shù)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD）的研究和加強，既具有傳統CAD系統的數值計算和圖形處理能力，又能滿(mǎn)足設計過(guò)程自動(dòng)化的要求，對設計的全過(guò)程提供智能化的計算機支持，因此又被稱(chēng)為智能CAD系統，簡(jiǎn)稱(chēng)ICAD。智能設計技術(shù)有如下特點(diǎn)：1）以設計方法學(xué)為指導：設計方法學(xué)對設計本質(zhì)、過(guò)程設計思維特征及其方法學(xué)的深入研究，是智能設計模擬人工設計的基本依據。2）以人工智能技術(shù)為實(shí)現手段：借助專(zhuān)家系統技術(shù)的強大知識處理功能，結合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和機器學(xué)習技術(shù)，較好支持設計過(guò)程自動(dòng)化。3）將傳統CAD技術(shù)作為數值計算和圖形處理工具：提供對設計方案優(yōu)化和圖形顯示輸出的支持。4）面向集成智能化：不僅支持設計的全過(guò)程，而且能為集成其它系統提供統一的數據模型及數據交換接口。5）提供強大的人機交互功能：使設計師對智能設計過(guò)程的干預，即人和人工智能的融合成為可能。隨著(zhù)對市場(chǎng)及用戶(hù)數據的采集、分析和挖掘，以及參與式設計支撐技術(shù)的發(fā)展，傳統的設計流程已從設計師為主導的為用戶(hù)設計，向著(zhù)基于用戶(hù)需求的智能化設計轉變。

      2.建模技術(shù)：虛擬制造系統（Virtual Manufacturing System，簡(jiǎn)稱(chēng)VMS）是現實(shí)制造系統（Real Manufacturing System，簡(jiǎn)稱(chēng)RMS）在虛擬環(huán)境下的映射，是RMS的模型化、形式化和計算機化的抽象描述和表示。VMS的建模包括生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型三種類(lèi)型。1）生產(chǎn)模型：可歸納為靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩個(gè)方面。靜態(tài)描述是指系統生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述。動(dòng)態(tài)描述是指在已知系統狀態(tài)和需求特性的基礎上預測產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。2）產(chǎn)品模型：產(chǎn)品模型是制造過(guò)程中，各類(lèi)實(shí)體對象模型的集合。目前產(chǎn)品模型描述的信息有產(chǎn)品結構、產(chǎn)品形狀特征等靜態(tài)信息。而對VMS來(lái)說(shuō)，要使產(chǎn)品實(shí)施過(guò)程中的全部活動(dòng)集成，就必須具有完備的產(chǎn)品模型，所以虛擬制造下的產(chǎn)品模型不再是單一的靜態(tài)特征模型，它能通過(guò)映射、抽象等方法提取產(chǎn)品實(shí)施中各活動(dòng)所需的模型，包括三維動(dòng)態(tài)模型，干涉檢查，應力分析等。3）工藝模型：將工藝參數與影響制造功能的產(chǎn)品設計屬性聯(lián)系起來(lái)，以反映生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。工藝模型必須具備以下功能：計算機工藝仿真、制造數據表、制造規劃、統計模型以及物理和數學(xué)模型。

      3.仿真技術(shù)：仿真，就是應用計算機將復雜的現實(shí)系統抽象并簡(jiǎn)化為系統模型，然后在分析的基礎上運行此模型，從而獲知原系統一系列的統計性能。仿真是以系統模型為對象的研究方法，不會(huì )干擾實(shí)際生產(chǎn)系統。而且，利用計算機的快速運算能力，仿真可以用很短時(shí)間模擬實(shí)際生產(chǎn)中需要很長(cháng)時(shí)間的生產(chǎn)周期，因此可以縮短決策時(shí)間，避免資金、人力和時(shí)間的浪費，并可重復仿真，優(yōu)化實(shí)施方案。仿真的基本步驟為：研究系統（收集數據）、建立系統模型（確定仿真算法）、建立仿真模型、運行仿真模型，最后輸出結果并分析。產(chǎn)品制造過(guò)程仿真，可歸納為制造系統仿真和加工過(guò)程仿真：1）制造系統仿真，包括產(chǎn)品建模仿真、設計過(guò)程規劃仿真、設計思維過(guò)程和設計交互行為仿真等，以便對設計結果進(jìn)行評價(jià)，實(shí)現設計過(guò)程早期反饋，減少或避免產(chǎn)品設計錯誤。2）加工過(guò)程仿真，包括切削過(guò)程仿真、裝配過(guò)程仿真、檢驗過(guò)程仿真以及焊接、壓力加工、鑄造仿真等。

      4.虛擬現實(shí)技術(shù)：虛擬現實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）是綜合利用計算機圖形系統、各種顯示和控制等接口設備，在計算機生成的可交互的三維環(huán)境（稱(chēng)為虛擬環(huán)境）中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。虛擬現實(shí)系統包括操作者、機器和人機接口三個(gè)基本要素。利用虛擬現實(shí)技術(shù)可以對真實(shí)世界進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，通過(guò)用戶(hù)的交互輸入，及時(shí)按輸出修改虛擬環(huán)境，使人產(chǎn)生身臨其境的沉浸感覺(jué)。虛擬現實(shí)技術(shù)是虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。

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