计算机仿真(虚拟样机)技术

Unit
3D Screen
・3D Glasses ・Headphone
Construction Robot
Hydraulic Servo Valve Drive Unit
Frame Buffer Camera Pan Control A/D D/A
Computer for Slave Side
LAN Cable
精品课件
精品课件
・Stereo Microphone ・Stereo View Camera ・Torque Sensor ・Position Sensor ・Pressure Sensor
Hydraulic Actuators
Computer Image Processing
for Master Side
侧重于产品的加工与制造 ➢ PDM (Product Data Management)
侧重于产品数据管理
精品课件
精品课件
波音777 无纸化设计
波音777是波音公司研 制的双发宽体客机
1990年10月29日正式 起动。
1994年6月12日第1架 波音777首次试飞
精品课件
1995年5月17日波音公司生产出首架波音777， 交付用户美国联合航空公司。是当时世界上最大的双引 擎远距离喷气式飞机。
精品课件
波音777 虚拟制造技术－CATIA
功能 操作性能
虚拟工厂仿真（VFS:Virtual Factory Simulation ）－制造过程
制造性能
精品课件
5、虚拟产品开发的概念
集计算机图形学、人工智能、并行 工程、网络技术、多媒体技术和虚 拟建模技术为一体，以计算机仿真 和产品建模为基础，对产品进行构 思、设计、制造、测试和分析，完 成产品开发的过程。
熊光楞：是一种基于产品的计算机仿真模型的数 字化设计方法，这些数字化模型就是虚拟样机， 能从视觉、听觉、触觉以及功能、性能和行为上 模拟真实产品。
精品课件
4、虚拟样机技术的内容
数字化物理样机（DMU）－装配过程
型态特性 装配特性
功能虚拟样机（FVP:Functional Virtual Prototyping ）－分析过程
精品课件
参考书
以ADAMS软件为蓝 本，较系统地介绍了机械系 统动态仿真技术，并根据作 者实际使用ADAMS的经验和 体会，机械设计和创新设计 的需求，结合大量的实例， 从ADAMS的入门上知识入手， 介绍了虚拟样机的基本概念， ADAMS软件的主要功能和操 作技巧。
精品课件
参考书
本书主要介绍如何用 虚拟样机仿真分析软件ADAMS 进行虚拟样机仿真，重点介绍 ADAMS提供的虚拟样机的仿真 建模工具以及专业模块的应用 （汽车模块、液压模块、控制 模块）。读者对象主要是各高 校的研究生及科研院所、技术 公司、企业技术部门的设计人 员；应用领域包括航空航天、 汽车、机械生产厂、发动机、 液压传动等行业。
虚拟设计：
设计对象：虚拟样机 设计环境：虚拟环境，在计算机上方便进行交互、实
时、可视化的修改，并能马上看到结果。 特点：并行工程，协同工作、异地设计、资源共享、
优势互补，缩短周期 精品课件
参考书
根据作者使用ADAMS的经 验和体会，结合实际的例子 对机械系统动力学分析的建 模、分析、优化以及专用仿 真系统的二次开发等进行了 较详细的阐述。本书可作为 高校“机械系统动力学分析” 课程教材，对从事机械系统 数字化功能样机的建模、求 解、专业化仿真系统二次开 发的工程技术人员具有重要 的实用价值，可作为机电工 程类本科、研究生教学用书。
两种理解：
从计算机图形学的角度：虚拟样机 （VP:Virtual Prototype ）
从生产制造的角度：数字化模型(DMU:Digital Mock-Up )
精品课件
3、虚拟样机技术
美国国防部：使用虚拟样机代替物理样机对设计 方案进行测试和评估的过程
美国UARK大学虚拟样机技术实验室：虚拟样机技 术是在一个人造的四维交互环境中对新的或修改 过的想法、概念、产品、模式或者过程所进行的 设计、仿真和试验。
Joystick
Motion Bed
Tele-Operation construction robot system
精品课件
9、虚拟设计与传统设计
传统设计：
设计对象：物理样机 设计环境：真实环境，以图纸上的线条、线框表述设
计对象 特点：步骤清晰、责任明确，但反复的过程中消耗较
大的人力物力和时间
精品课件
参考书
精品课件
参考书
精品课件
1.2 计算机辅助设计 Computer-Aided
Design
精品课件
在当代，广义的CAD则是指 CAD/CAE/CAM/PDM的高度集成
➢ CAD 侧重于产品的设计与开发 ➢ CAE (Computer Aided Engineer)
侧重于产品的优化与分析 ➢ CAM (Computer Aided Manufacture)
精品课件
6、虚拟产品开发的特点
利用数字化模型进行仿真分析， 提高多目标决策水平，达到全局优化和一 次性开发成功的目的。
数字化方式贯穿产品生命周期 并行工程，网络协同 低成本、短周期、高质量 支持产品的全方位测试、分析与评估
精品课件
8、虚拟现实
虚拟现实技术是多媒体技术广泛应用后兴起的更 高层次的计算机技术，它利用三维图形生成技术、 多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维 逼真的虚拟环境，用户戴上特殊的头盔、数据手 套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备， 便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进 行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象， 从而获得身临其境的感受和体会，达到真实体验 和基于自然技能的人机交互，这样的虚拟环境给 计算机仿真工作者带来莫大的好处。
虚拟样机技术
精品课件
第一章 概述
1.1 基本概念
精品课件
1、样机和虚拟
样机：正式产品投产之前制造的实验机 型，用以评价产品的综合性能。
虚拟
完全的数字化方法 借助于网络通信的分布式工作 基于多媒体技术和虚拟现实技术
精品课件
2、虚拟样机
概念：原型产品的计算机仿真模型,具有一 定的真实功能,并可与物理样机媲美。