虚拟设计

虚拟概念设计
产品设计过程可以概括分为两个步骤：概念设计(Conceptual Design)和 构型设计(Configuration De-sign)[1]。前者的目的是制定出设计方案，后者 的目的是设计出具体构型。概念设计是设计的初步阶段，它的目的是获得 足够多的有关产品式样和形状的信息。它是设计过程的重要阶段，因为产 品成本的60%~70%是由这个阶段决定的。在概念设计阶段，人们需要研究 大量可行的设计方案，从而确定经济效益最好的设计。 虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语音识别和手势跟
数据手套
虚拟设计系统构造图
交互工具及信号控制 喇叭 屏幕 RGB-NTSC RGB-NTSC 屏幕 多感知接口及虚 拟环境生成系统 图形卡 图形卡 三维声音 模型库 显示器 位置方向 跟踪器 数据手套 数据输入 识别控制 语音识别 I/O I/O 接触及力 量反馈 I/O
传感器 麦克风 喇叭
计 算 机 接 口

用人机工程学指导产品的设计，使产品符合人的生理特点和心理习 惯。


用美学观点来创造产品形态，使产品给使用者带来美的享受
用三维计算机技术，准确、快速的将设计者的设计理念表达出来。 用人机交互的平台，使受众在虚拟环境中真切体验设计产品的魅力。

什么是仿真？ 什么是虚拟现实（ＶＲ）？ 什么是虚拟设计？
改进
Virtual Reality
在产品设计中的应用
据报道，通用和戴姆勒—克莱斯勒公司采用虚 拟现实技术开发一种新车型的时间从1年以上缩 短到两个月左右，开发成本最多可降到原先的 十分之一，而按常规，单单就车型开发时间看， 新款汽车的设计，至少需12~18个月。 在戴姆勒—克莱斯勒公司耗资巨大的梅赛德 斯汽车设计中心里，设计人员可在该中心提 供的“虚拟现实中心”的虚拟环境中进行工 作，车身设计师可以在这里检查车体的线条 和轮廓，检测车身表面的光洁度，分析汽车 的空气动力学性能等。
什么是仿真?
仿真Simulation属于一门基础性学科，仿真就 是利用模型进行的一种试验，它可极为有效而经 济地用于科研设计训练以及系统的试验。仿真技 术是以控制理论相似原理数模与计算技术信息技 术系统技术及其应用领域相关专业技术为基础， 以计算机和多种专用物理效应设备为工具借助系 统模型，对实际的或设想的系统进行动态试验研 究的一门新兴综合性技术。
在汽车制造中的应用
虚 拟 制 造 技 术
产品的开发周期和成本最小化 产品设计的最优化、生产效率的最高化
美国通用汽车公司
•汽车设计师可以利用虚拟 现实原型技术精心进行测 试，工作人员可以驾驶虚 拟汽车在虚拟公路上行驶 ，以便检查汽车的各种功 能，或坐在驾驶室中检查 视野情况等。此外，虚拟 制造系统还被应用到齿轮 的并行设计和装配以及机 器人的训练等地方。
日产
•日产曾用虚拟现实软件“ 试线”，模拟从仪表板上 拆除气囊组件，这时发现 挡风玻璃碍事，总装线上 的工人得窝着脖子干活， 由于预先发现了这一问题 ，并得到了及时解决，避 免了正式生产时的麻烦。
1．由虚拟环境到CAD的数据交换问题 2．数据接口 3．数据缩减 4．实时与真实 5．硬件方面的问题 6．网络传输速度问题
什么是虚拟设计?
虚拟设计——基于“虚拟现实”技术



虚拟设计是基于虚拟现实理念和技术手段的设计，是在由高性能 计算机和网络构成的虚拟空间中通过计算机仿真技术、专家系统 的辅助进行产品研制的设计过程。 虚拟设计充分利用虚拟现实技术的多感知和沉浸感两个重要特征， 构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境和耗资巨大的产 品设计环境。 在设计过程中，设计对象可以通过极具沉浸感的显示系统呈现在 人们的眼前，通过力反馈系统将设计对象的力学特性传递给设计 者，通过专家系统对产品设计进行全方位的观察、检测、优化， 从而在产品的设计阶段模拟出产品
谢谢
虚拟现实技术在汽车工业中的应用现状
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在产品设计 中的应用
借助虚拟现实技术建立的三维汽车模型，可显示汽车的悬挂、 底盘、内饰直至每一个焊接点，设计者可确定每个部件的质量， 了解各个部件的运行性能。这种三维模型准确性很高，汽车制 造商可按得到的计算机数据直接进行大规模生产。 利用计算机支持技术对必须生产和制造的汽车进行全面建模 和仿真，它能够仿真非实际生产的材料和产品，同时产生有关 它们的信息。也可以制定零件生产的机加工方案、拟定产品检 验和试验步骤等。
模 拟 环 境 生 成 器
接触及力量 作用装置 空间球
虚拟装配设计
虚拟设计与虚拟制造
1.虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术 2.虚拟现实技术已成为一种商业经营手段和战略 3.虚拟现实技术成为学校教学手段和教学方式的重要 组成部分 4.虚拟现实技术将成为工程设计的得力助手
虚拟设计技术军事和航天领域的应用
踪的输入方式，设计者可以很方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件， 进行各种形状建模和修改。利用这种系统进行计算机建模，无须精确的尺 寸定义。虚拟现实技术消除了鼠标、键盘等的输入方式给用户带来的限制， 同时系统还可以为用户提供三维立体图像，设计者可以在三维空间中对设 计对象进行观察和操作。
虚拟设计的特点
CAD
• 三维建模
CAE
• 有限元
VR
• 三维表现
人工智能
• 智能机器人
产品数据管理
并行工程
快速样车
• 快速成型
• 虚拟油泥建模
• 有界元 • 有界差分
• 人机互动
• 智能传感器 • 专家系统
• SQL
Server • Oracle • Access 2000
• 合作、协调
• 缩短开发时间
技术
头盔显示器
在汽车制造 中的应用
在汽车试验中 的应用
虚拟试验技术作为虚拟制造技术的一个环节，在汽车空气动力 学及汽车被动安全性研究中正得到越来越广泛的应用，汽车被动 安全性研究包括车身抗撞性研究、碰撞生物力学研究以及乘员约 束系统和内饰件的研究。
在产品设计中的应用
General Motor
•全球汽车界最早利用虚拟现实技术的公司之一 •它采用的虚拟现实软件具有3个图形流水线部件， 可分别投影在设计师的左边、前面和地面上的大 屏幕上，另外一台单独的桌面系统有时用做右面 的第四面墙 •戴上立体滤色眼镜或头盔式显示器、数据手套等 显示设备，在大屏幕上就可以看到和真实的汽车 一样大小的三维立体图像 设计 感受
虚拟设计技术
讲解：骆耀超
目录
1.概念设 计
Байду номын сангаас2.虚拟设 计技术
3.虚拟设 计的应用
4.虚拟技 术存在的 问题
设计----创造性的思维 产品----理想化的物质形式
1、概念设计：对产品最初的设计构思，目的是捕捉产品的形态。 2、传统的概念设计： 以二维的方式进行 表达方式：手绘
2、当下概念设计：在三维空间中实时观察、操作，可以改 变产品的形态建模，色彩和材质的给予；在三维环境中 为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，实 时操纵产品及零件。 具体表现：
什么是虚拟现实?
虚拟现实(Virtual reality简称VR)，是人类与计 算机和极其复杂的数据进行交互的一种方法。虚 拟现实技术是指利用人工智能、计算机图形学、 人机接口技术、多媒体技术、网络技术、电子技 术、机械技术、视听技术等高新技术模拟人在特 定环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。
预测产品功能、性能制造成本、可制造性、可维护性、可拆卸性
提高产品设计的成功率
灵活经济地组织生产制造
提升产品质量和生产效率
缩短开发周期和降低成本
缩小产品设计与用户之间的距离
虚拟技术的构成
虚拟技术
虚拟制造(Virtual Manufacturing)
虚拟产品开发(Virtual Product Development)