機械設(shè)計制造中虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中國還是一個剛剛發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，自從其誕生以來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了許多技術(shù)之中，比如軍事方面，經(jīng)濟(jì)方面，文化教育，城市的規(guī)劃與建設(shè)，醫(yī)學(xué)方面，以及機械的設(shè)計制造。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用也大大提高了機械制造的效率和準(zhǔn)確度。本文在探討虛擬技術(shù)的前景以后，將深入了解虛擬技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，并且探討虛擬技術(shù)給機械制造帶來的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；機械制造；虛擬技術(shù)的應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.015

隨著人類社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種各樣的新思路、新想法、新技術(shù)應(yīng)運而生，極大地促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展和提高，涉及到人們生活的方方面面。VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）技術(shù)最早可以追溯到公元前427年的古希臘時代，偉大的哲學(xué)家柏拉圖講述了一個著名的洞穴比喻，被認(rèn)為是關(guān)于虛擬現(xiàn)實最早的模糊性描述。同絕大部分的科學(xué)技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了模糊幻想、概念的產(chǎn)生、理論的形成與完善和實際應(yīng)用等幾個階段。[1]2016年，各大公司紛紛開始推出自己的VR產(chǎn)品，三星公司的Gear VR、谷歌公司的Cardboard、暴風(fēng)科技的暴風(fēng)魔鏡、樂視公司的樂視VR等開始進(jìn)入消費者的視線。從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實通過融合多種科學(xué)技術(shù)，模擬出一個類似現(xiàn)實世界的、具有多種交互方式的計算機系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在航天、醫(yī)學(xué)、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，未來將在更多的領(lǐng)域影響和改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

1 機械設(shè)計中應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)

（1）提出設(shè)計方案的時候，可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)把原有的靜態(tài)的設(shè)計方案設(shè)計成動態(tài)的立體的。使得原有的設(shè)計更加生動，形象，逼真。因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以給設(shè)計者以及企業(yè)參與者一個更加直觀，更加生動的標(biāo)本。

（2）在方案設(shè)計階段可以利用虛擬現(xiàn)實建立零部件的模型，可以將設(shè)計圖設(shè)計的更加形象，將虛擬的零件組裝在一起，從而檢查出零部件之間的間隙，安裝是否準(zhǔn)確。通過這種方式，使得機械的設(shè)計更加合理，可行。[2]并且大大節(jié)約了產(chǎn)品設(shè)計的工作效率和準(zhǔn)確程度。夠通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以進(jìn)行機械之間的對比。這樣既節(jié)約了時間又降低了企業(yè)生產(chǎn)的成本，大大提升了企業(yè)的生產(chǎn)力水平，降低了消失的能耗，提升了企業(yè)的競爭力。

（3）在設(shè)計出的產(chǎn)品進(jìn)行測試的時候，能夠利用虛擬技術(shù)更直觀的看到產(chǎn)品設(shè)計出來后的樣子，更加容易發(fā)現(xiàn)問題，更可以輕易的改進(jìn)。直接通過在電腦上重新更改，就可以生成新的模型，這樣就大大的提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，保證了生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量可行，并且縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期。

（4）在產(chǎn)品的試驗階段，虛擬的機械設(shè)計原型可以更加直觀，實驗者可以通過VR觀察模型的外觀，通過VR來操縱機械的模擬設(shè)計的原型，設(shè)計是否合理是否可行。

（5）在產(chǎn)品對市場投放的過程中，也可以通過虛擬技術(shù)來分析市場的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，從而改進(jìn)問題。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到機械設(shè)計中的優(yōu)勢

虛擬技術(shù)在機械設(shè)計中有著許多優(yōu)勢，虛擬技術(shù)的應(yīng)用，使得機械設(shè)計更便捷，設(shè)計過程更簡單，設(shè)計的時間更短暫，機械設(shè)計更簡單，更加有效率，設(shè)計成果更準(zhǔn)確。

（1）虛擬現(xiàn)實擁有廣泛的通用性。虛擬現(xiàn)實慢慢趨于普遍，各個企業(yè)都開始利用這項技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計。虛擬技術(shù)是通過力學(xué)的研究發(fā)展起來的，這就使產(chǎn)品在設(shè)計之初就更加容易建立模型。每個構(gòu)件都有6個自由度，這是虛擬現(xiàn)實的根本。這就使得大部分的設(shè)計建模都能夠應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，沒有什么限制，所有企業(yè)都能通過虛擬技術(shù)進(jìn)行建模。

（2）虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用使得機械設(shè)計更加便捷。傳統(tǒng)的機械設(shè)計都是通過紙質(zhì)的畫設(shè)計圖，通過設(shè)計者利用大量復(fù)雜的公式，圖形進(jìn)行計算，從而推算出各個零部件的尺寸，設(shè)計枯燥繁瑣，還更加容易出現(xiàn)錯誤。最關(guān)鍵的是，需要耗費大量的時間和資源建立最初的設(shè)計模型以后，才能判斷設(shè)計是否合理標(biāo)準(zhǔn)。而且一些產(chǎn)品的材料，契合程度都無法從最初的設(shè)計中得到結(jié)論。一旦出現(xiàn)錯誤，還需要再重新進(jìn)行計算核對。[3]這樣又浪費了大量的時間，使得設(shè)計過程更加繁瑣，并且耗費了企業(yè)的資源，使得企業(yè)在最佳的時間錯過了生產(chǎn)，讓企業(yè)失去了核心競爭力。然而，有了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，我們就可以直接通過電腦，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的推算，準(zhǔn)確度大大的提升。這樣的方式也減輕了設(shè)計者的負(fù)擔(dān)，提升了其工作效率。并且在設(shè)計中，能夠建立立體的模型，節(jié)約了企業(yè)的成本。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使設(shè)計者通過構(gòu)件材料，外觀，摩擦，契合程度更好的審視自己的設(shè)計，出現(xiàn)錯誤能夠馬上修改。這樣為企業(yè)節(jié)約出了大量的生產(chǎn)時間。產(chǎn)品生產(chǎn)出來，便可以搶先一步搶奪市場資源，提高競爭力。

（3）虛擬技術(shù)可以更好地進(jìn)行后期數(shù)據(jù)的處理與分析。在得到許多重要的數(shù)據(jù)以后，虛擬技術(shù)可以將這些數(shù)據(jù)做成圖形或者動畫，通過比對，這些數(shù)據(jù)就會比我們傳統(tǒng)的將數(shù)據(jù)排列一起更加直觀，更加生動。而且利用互聯(lián)網(wǎng)的強大資源，我們甚至可以比對近十年的數(shù)據(jù)。直觀的數(shù)據(jù)比對讓我們能夠更好的認(rèn)識自己企業(yè)的許多方面，從而企業(yè)可以清楚的認(rèn)識自己的劣勢，進(jìn)而增強企業(yè)的競爭力。

3 結(jié)束語

科技越來越發(fā)達(dá)的今天，我們要抓住機遇與挑戰(zhàn)。雖然虛擬技術(shù)近幾年才開始興起，但是隨著科技的進(jìn)步，虛擬技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用會越來越廣泛。最先運用到機械設(shè)計領(lǐng)域的企業(yè)，會更優(yōu)先搶占市場的先機。把握住虛擬技術(shù)的核心，將其運用到機械設(shè)計中，既可以給設(shè)計者減輕負(fù)擔(dān)，又可以使機械設(shè)計越來越精準(zhǔn)。精準(zhǔn)的設(shè)計也會使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加實用。虛擬技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，還會大大的降低社會資源與自然資源的浪費。利用虛擬技術(shù)，將其與機械設(shè)計有機的融合到一起，是各個行業(yè)的競爭核心。虛擬技術(shù)廣泛的應(yīng)用前景，會在不久的將來，成為核心的技術(shù)之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙階晨，潘燕梅，胡偉.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械工程實驗中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（09）.

[2]王江林.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的機械設(shè)計問題探討[J].科技傳播，2016（16）.

[3]李勤，劉治永，付卉青，居里鍇.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械安全領(lǐng)域的應(yīng)用展望[J].自動化博覽，2017（02）.

作者簡介：雷萬帥（1987-），男，河南南陽人，大專，助理工程師，研究方向：技術(shù)開發(fā)。