DMU检查--简介

DMU在整车开发中的解决方案
字体大小：大中小2009-05-26 14:45:22来源：汽车设计随着产品更新换代速度的加快，现有样机的制造周期和制造成本已难以适应产品开发的需求，使用计算机三维设计技术建立数字样机，可实现实物样机的作用，有效缩短周期、降低成本。

数字样车技术(DMU)指在计算机或工作站中利用CATIA V5软件所具有的装配、干涉检查、功能部件校核、焊接及拆装、人机工程学检查以及4维空间漫游等功能对实车进行虚拟的模仿和再现，使其具有物理模型的特性，从而取代物理模型验证产品的设计、功能（运动）、工艺、制造和维护等方面内容的产品开发技术，形成一辆模拟现实的数字样车，对产品的真实化进行计算机模拟。

图1 静态干涉检查的流程
DMU的作用
DMU的作用首先是提供各类、各种档次的可视化功能，用不同方式对电子样车的全部部位进行审视、评估，漫游和模拟真实的视觉效果。

尽可能在数字化环境中看到产品在真实世界中相同的效果，实现低成本、高效率的产品可视化模拟。

CATIA V5实现了可视化和产品结构的统一进行，让复杂区域的可视化变得非常容易，使可视化的应用范围得到扩展。

其次是提供各类对车型或部件间进行功能性分析的手段，包括：机构运动，干涉分析，拆装分析，空间分析和管理等。

尽可能在数字化环境中进行与真实世界中相同的分析，使设
计师在设计早期就发现问题所在，在设计的各个阶段，及时、大量地进行各种分析，提高产品设计质量。

图2 断面分析界面
三是应用关联设计，运用CATIA独有的PUBLICATION技术，按照自顶向下的设计方式，实现装配之间、零部件之间、一个模型文件中的多个几何实体之间、曲面模型和实体模型之间、特征之间等多种层次的端到端的各类关联。

基于骨架的DMU设计分析方式，实现数字样机的快速更改，降低成本，快速地进行多方案的评估与研讨，通过建立关联性的设计模板进行管理和重用，提高设计效率。

以下通过整车实例中的部分案例来说明DMU的实际应用。

DMU静态干涉检查
静态干涉检查是DMU中也是整车设计中最重要的部分，干涉检查根据项目周期可以分为设计过程中干涉检查、后期进行验证干涉检查，以及后期发生设计变更后的干涉检查。

对于设计过程中的干涉检查需要对分析的结果进行实时的跟踪，并检查所关注的干涉是否已经消除，具体流程如图1所示。

干涉检查从整车角度也可以分为系统内部零件的干涉检查，系统与系统之间的干涉检查。

整车可以分为七大系统，如车身、底盘、内饰、外饰、动力总成、开闭件以及线束等。

也可以根据企业的设计情况情况来进行分类。

对于零件更新后，零部件的干涉检查又分为单个零件与系统之间的干涉检查和一组零件与周围零件的干涉检查。

在产品设计过程中，设计变更是不可避免的，在这种情况下，适合应用单个零件或者一组零件更新后的干涉检查。

利用临近查询命令可以实现将周边零件全部找到，再进行查找到的零件与当前零件的干涉检查。

干涉检查后要出检查报告，报告中包括：干涉件所属位置、涉及干涉的零部件名称、干涉量的大小、干涉过滤和干涉解决状态。

DMU在整车开发中的解决方案
字体大小：大中小2009-05-26 14:45:22来源：汽车设计
图3 运动分析流程
在DMU环境下进行机构运动分析时，首先根据机构的实际运动状态，运用相应的机构运动副来创建两个零部件之间的相对运动关系，然后创建机构运动的参照物和驱动机构进行运动的驱动源(Command)。

在定义完机构运动所必需的条件之后，就可以对机构运动进行仿真和分析，建立机构运动的流程（如图3所示）。

在运动分析校核过程中，我们可以借助“传感器”将运动过程中运动部件与其它部件之间的间隙动态显出出来，也可以xls格式导出。

可拆装性分析
产品拆装分析是对产品拆装过程的演示和在拆装过程中动态的检查产品同周围零部件
之间的关系，包括产品拆装路径的定义和优化，拆装过程中的动态干涉检查和工具空间校核等。

在进行产品拆装分析时，首先要规划产品拆装方案，对产品的拆卸要有清晰的思路，然后需要定义产品拆装路径，最后通过定义拆装路径的序列，对整个产品的拆装过程进行模拟和分析。

按照这个思想，拆装分析的流程如图4所示。

图4 拆装分析流程
为了检查产品在拆装过程中是否符合产品预定的拆装方案，是否为工具留下足够的空间，以及拆装过程中是否会同周围产品存在着一定的干涉问题等，根据各个项目的实际需求，我们将会进行如下的内容检查和校核：
首先我们进行动态干涉检查，动态干涉检查就是校核物体在拆装过程中是否同周围的零部件存在着数据上的干涉情况。

如果出现了干涉情况，拆装模拟过程会有什么样的动作。

另外，可以通过模拟试验来定量的检查干涉出现的位置以及干涉大小的变化。

通过这种方式可以定量的进行动态干涉检查，并记录干涉检查的历史。

断面分析也是静态干涉检查分析主要使用的工具，是利用一个平面去切割产品，从而实现对产品内部结构进行分析。

如查看钣金焊接边缝隙是否均匀等内部干涉状态（如图2所示），断面可以输出成DWG、CATPart、CATDrawing等格式，可以更清晰地反映产品内部结构。

DMU运动分析
机构运动分析是在虚拟的环境中模拟产品实际的运动状况，在动态过程检验机构设计是否符合概念设计阶段对机构所做的定义。

同时，在动态过程中对产品的位置信息、运动特性信息进行检查和分析。

其次，进行工具空间检查。

工具干涉检查是产品拆装分析的一项重要内容，通过检查工具空间来检查产品拆装的方便性和可行性。

有两种方法来进行工具空间检查：
1. 使用工具的3D模型
使用该方法需要提供工具的3D模型，通过模拟3D工具的工作过程，并生成3D工具工作空间包络体，同时，还要生产产品拆装过程包络体，通过检查这两个包络体之间的最小距离来进行工具空间检查。

图5 驾驶室拆装分析
2. 通过模拟试验
模拟试验方法可以在不提供3D工具模型和生成包络体的前提下来进行工具空间的检查，仅需要3D工具所占用的空间范围值。

最后，我们可以创建动态包络体，动态包络体是记录零件在拆装过程中所经过的空间位置组成的一个包络体，记录产品拆装过程中经过的空间位置。

通过记录包络体，可以将动态的干涉检查转化为静态的干涉检查。

结语
使用CATIA V5中的DMU功能可以帮助工程师快速解决整车设计中最为关键的静态干涉、空间尺寸、运动干涉和可拆卸性分析等问题，大大提高了产品研发效率，缩短了产品研发时间，提高了产品研发质量，降低了研发成本。

电子样机DMU技术的核心为3D三维数字化设计技术和“上下关联设计”－Design in Context 的设计环境，使不同岗位的开发人员能在更早期捕捉产品的知识，把那些以往只能在后期才能发现的错误减到最少。

     实践证明，唯有在电子样机DMU开发环境下，才能顺利支持协同作业流程，以真正实现同步工程。

     CATIA是如今唯一的在基础结构和集成功能上直接支持电子样机DMU技术的CAD系统。

CAITA的MML－多种模型的关联性设计，Design in Context - Digital Mock Up (DMU) - 电子样机技术是欧共体的“先进信息技术项目－AIT“的科研成果。

该项目由欧洲主要的汽车企业，零部件厂家，学术界和软件公司参与，并决定建立在CATIA平台进行研究。

AIT对DMU技术有以下的定义：
     “DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电子模拟的技术。

它需具有完整的功能，包括：集成的造型，可视化，功能性检测，产品结构和配置管理等功能，为数据管理，信息转递和决策过程三大领域提供方案。

最终能更快，更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产品。

”
     上下关联设计，DMU Navigator - 电子样机浏览器等功能都是为支持电子样机DMU而开发的先进技术。

结合ENOVIA vpm 的应用，在虚拟产品开法管理环境下的电子样机DMU技术是当今最完善的数字化产品开发环境。

     继波音、达索等航空企业率先应用电子样机DMU技术后，许多世界先进企业如戴姆斯-克莱斯勒、宝马、雷诺、三菱、本田等许多汽车公司先后实施该技术。

更有一些在其它行业如汽车部件、模具、家电等工业的用户也加入电子样机DMU 的行列，利用先进技术来提高产品开发技术和市场竞争能力。

     电子样机DMU技术的诞生是工业发展的产物和先进企业经验累积的结晶。

实施该技术成功的关键是正确推广“最佳实践方法” －Best Practice，使先进技术能发挥最大的作用。

CATIA电子样机
CATIA电子样机，是CATIA中的一个模块。

电子样机（DMU：Digital Mock-Up）技术被很多人理解为就是通过三维模型将零件装配在一起，其实，实现三维是实现电子样机的最基本的一步。

根据欧洲高级信息化技术组织的定义：“电子样机DMU 是对产品的真实化计算机模拟，满足各种各样的功能，提供用于工程设计、加工制造、产品拆装维护的模拟环境；是支持产品和流程、信息传递、决策制定的公共平台；覆盖产品从概念设计到维护服务的整个生命周期。

”
由此可见，电子样机技术主要是指在计算机平台上，通过三维CAD/CAE/CAM软件，建立完整的产品数字化样机，组成电子化样机的每个部件除了准确定义三维几何图形外，还赋有相互间的装配关系、技术关联、工艺、公差、人力资源、材料、制造资源、成本等信息，电子样机应具有从产品设计、制造到产品维护各阶段所需的所有功能，为产品和流程开发以及从产品概念设计到产品维护整个产品生命周期的信息交流和决策提供一个平台。

电子样机技术，不只是单纯的3D装配，具有以下的功能和特点。

（1）与CAX系统完全集成，并以“上下关联的设计”方式作业。

（2）提供强大的可视化手段，除了虚拟显示和多种浏览功能，还集成了DMU漫游和截面
透视等先进手段。

（3）具备各种功能性检测手段，如安装/拆卸、机构运动、干涉检查、截面扫描等。

（4）具有产品结构的配置和信息交流功能。

由于电子样机（DMU）技术加强了设计过程中最为关键的空间和尺寸控制之间的集成，在产品开发过程中不断对电子样机进行验证，大部分的设计错误都能被发现或避免，从而大大减少实物样机的制作与验证。

CATIA V5电子样机(DMU)功能由专门的模块完成，从产品的造型、上下关联的并行设计环境、产品的功能分析、产品浏览和干涉检查、信息交流、产品可维护性分析、产品易用性分析、支持虚拟实现技术的实时仿真、多CAX支持、产品结构管理等各方面提供了完整的电子样机功能，能够完成与物理样机同样的分析、模拟功能，从而减少制作物理样机的费用，并能进行更多的设计方案验证。

(1) 电子样机漫游设计
CATIA V5电子样机漫游设计（DMN：CATIA DMU Navigator）使设计人员可以通过最优化的观察、漫游和交流功能实现高级协同的DMU检查、打包和预装配等。

提供的大量工具（如添加注释、超级链接、制作动画、发布及网络会议功能）使得所有涉及DMU检查的团队成员可以很容易地进行协同工作。

高效的3D漫游功能保证了在整个团队中进行管理和选择DMU 的能力。

DMN指令自动执行和用可视化文件快速加载数据的功能大大提高设计效率。

批处理模式的运用进一步改善了存储管理。

借助与其它DMU产品的本质集成，使完整的电子样机审核及仿真成为可能，满足设计人员处理任何规模电子样机（如轿车等大型装配体）的需求。

(2) 电子样机优化设计
CATIA V5电子样机优化设计（DMO：CATIA DMU Optimizer）能够生成零件或装配件的几何描述替代体，以减少模型数据量，或更好地满足特定应用的特殊要求。

通过只保留外部描述的方式，生成数据量少而表达精确的零件或装配件。

在与供应商交流时仅提供零件简单的外形信息，保护商业技术机密。

零件外形信息还可以转换成体积信息来做DMU仿真分析。

通过运动包络体或计算剩余空间大小的方法可以很方便地得到下一步设计的可用空间。

对这样生成的模型很容易进行管理，设计人员可以保存，并在对DMU进行检查和分析时重新调用。

(3) 电子样机装配模拟设计
CATIA V5电子样机装配模拟设计（FIT：CATIA DMU Fitting Simulator）用来定义、模拟和分析装配过程和拆卸过程，通过模拟维护修理过程的可行性（安装/拆卸）来校验原始设计的合理性。

FIT可以产生拆卸预留空间等信息以便于将来的设计修改，还可以帮助标识和确定装配件的拆卸路径。

FIT所提供的的模拟和分析工具可以满足产品设计、再生利用、服务和维护等各部门的具体要求，直观显示、仿真和动画制作等功能为销售、市场和培训等部门提供了有益的帮助。

(4)电子样机运动机构模拟设计
CATIA V5电子样机运动机构模拟设计（KIN：CATIA DMU Kinematics Simulator）通过调用大量已有的多个种类的运动副或者通过自动转换机械装配约束条件而产生的运动副，对任何规模的电子样机进行运动机构定义。

通过运动干涉检验和校核最小间隙来进行机构运动分析。

KIN 可以生成运动零件的轨迹、扫掠体和包络体以指导未来的设计。

它还可以通过与其它DMU
产品的集成做更多复杂组合的运动仿真分析，能够满足从机械设计到功能评估的各类工程设计人员的需要。

(5) 电子样机空间分析设计
CATIA V5电子样机空间分析设计（SPA：CATIA DMU Space Analysis）使用先进的干涉检查与分析工具、高级的断面分析工具、测量工具、距离分析工具和3维几何对比工具等进行最佳的DMU校验。

SPA以交互式或以批处理方式进行碰撞、间隙及接触等干涉检查计算，并得到更为复杂和详尽的分析结果。

距离分析和3D几何模型对比工具能够分析比较3D几何模型并将结果进行可视化显示，运用剖面观察器，设计人员可以对计算结果进行剖视，并在剖面上进行测量以便更进一步的了解并评估被比较对象之间的差异。

SPA通过与CATIA目标管理器（COM）的集成，还能够进行质量和惯性等物理性质的测量及计算。

SPA先进的校验功能，保证其能够处理电子样机审核及产品总成过程中经常遇到的问题，能够对产品的整个生命周期（从设计到维护）进行考察。