智能制造領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及應(yīng)用分析

楊眉

摘 要：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是人類科技發(fā)展到目前為止的高科技水平表現(xiàn)之一，它已經(jīng)在人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域有所滲透并且廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著無可替代的重要作用。本文主要探討了它在各個(gè)智能制造領(lǐng)域中的基本技術(shù)應(yīng)用，以證明它的技術(shù)全面性與優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 智能制造領(lǐng)域 虛擬實(shí)驗(yàn)室 汽車

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）09-000-01

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的客觀規(guī)律與動(dòng)態(tài)過程，它是一種典型的三維模擬技術(shù)，它的圖形圖像分析已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域， 系統(tǒng)運(yùn)行的客觀規(guī)律與動(dòng)態(tài)過程尤其是以機(jī)械化建設(shè)為主導(dǎo)的智能制造領(lǐng)域?？陀^講，人類對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)在于通過它來抽象模擬某些科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)而為領(lǐng)域內(nèi)的某些疑難問題給出合理解答，所以它所秉持的基本理論概念也全都是抽象的。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的基本內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于現(xiàn)存系統(tǒng)理論的抽象模擬具有自己一套獨(dú)特的理論，例如計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于現(xiàn)存系統(tǒng)理論的抽象模擬能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)本身某些特征屬性進(jìn)行形象模擬，同時(shí)仿真技術(shù)本身也存在大量的級(jí)別劃分，技術(shù)表現(xiàn)上極具針對(duì)性，也能滿足層級(jí)需求。它的仿真模擬技術(shù)具有極高效率，且安全便捷，不容易受到外界因素影響，且具有靈活的時(shí)間控制優(yōu)勢(shì)。截止到目前，它已經(jīng)衍生出了系統(tǒng)分析、運(yùn)行管理優(yōu)化、設(shè)計(jì)優(yōu)化與體系評(píng)價(jià)等多種重要仿真技術(shù)工具，基本滿足了基于未確立實(shí)體系統(tǒng)及高難度實(shí)體實(shí)驗(yàn)背景下的系統(tǒng)虛擬模型構(gòu)建過程，同時(shí)它更能實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)方針技術(shù)的模型系統(tǒng)編程，盡量規(guī)避計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的各種問題。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在虛擬實(shí)驗(yàn)室工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.基本概述

在虛擬實(shí)驗(yàn)室工業(yè)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)強(qiáng)調(diào)三維性，希望滿足高效且安全的技術(shù)特征，同時(shí)盡量減少環(huán)境約束性，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要改變自身技術(shù)應(yīng)用的細(xì)節(jié)，例如對(duì)所構(gòu)建模型比例尺寸的改變、對(duì)構(gòu)建時(shí)間的改變等等。在虛擬實(shí)驗(yàn)室工業(yè)領(lǐng)域，仿真技術(shù)希望滿足基于三維軟件構(gòu)建的技術(shù)交互性、聯(lián)想性以及沉浸感，這里所指代的沉浸感就是人與虛擬環(huán)境之間在交互過程中的真實(shí)程度?？梢灾v，在三維化的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室工業(yè)的研究?jī)?nèi)容分類就應(yīng)該包括了無縫編輯生物建模技術(shù)、貼圖烘焙技術(shù)、粒子系統(tǒng)技術(shù)以及實(shí)時(shí)交互技術(shù)等等。利用這些技術(shù)內(nèi)容，它就相對(duì)真實(shí)的仿真模擬了虛擬實(shí)驗(yàn)室展示環(huán)境信息，無限度擴(kuò)展了虛擬實(shí)驗(yàn)室展示空間，也創(chuàng)建了一種全新模式的虛擬實(shí)驗(yàn)室物建設(shè)手段。

2.建模應(yīng)用

利用仿真技術(shù)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目進(jìn)行仿真建模，首先要提出場(chǎng)景創(chuàng)建方案，它就包含了以下步驟：

設(shè)計(jì)草圖修改—-—設(shè)計(jì)分鏡頭校本概念圖提出——參考衛(wèi)星地圖完成項(xiàng)目初始定位創(chuàng)建—-—完成三維模型創(chuàng)建過程—-—完成粒子系統(tǒng)與reactor創(chuàng)建—-—完成游歷路徑建設(shè)——完成燈光材質(zhì)貼圖——效果圖輸出——項(xiàng)目結(jié)束

一般來說，該技術(shù)會(huì)應(yīng)用于大型虛擬實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目中，例如某些大學(xué)校園就會(huì)采用到該技術(shù)，在實(shí)踐中應(yīng)用紋理貼圖庫配合三維仿真模型檢驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室施工過程，并在設(shè)計(jì)施工過程中不斷更新編排和完善模型內(nèi)容，滿足大學(xué)校園三維仿真實(shí)時(shí)模擬全景模型漫游技術(shù)要求。簡(jiǎn)單講，針對(duì)大學(xué)校園虛擬實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用就主要圍繞建筑模型創(chuàng)建展開，它還應(yīng)用到了Multigen Creator模型整合技術(shù)，并分五大步驟完成仿真模型構(gòu)建過程，如下：

三維可視化資源層次數(shù)據(jù)庫建設(shè)、組織與管理——基于無縫編輯生物建模完成工具模塊創(chuàng)建——對(duì)模型實(shí)施移動(dòng)與復(fù)制——利用max切割工具對(duì)模型進(jìn)行增加線段位置切割——在Creator軟件中增加紋理關(guān)聯(lián)關(guān)系[1]

三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車智能制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車智能制造領(lǐng)域中的應(yīng)用也很普遍，它的數(shù)字化基礎(chǔ)完善且能夠基于仿真活動(dòng)將計(jì)算機(jī)輔助工具統(tǒng)統(tǒng)聯(lián)系起來，結(jié)合CAD產(chǎn)品模型實(shí)現(xiàn)仿真模型輸入過程，并利用CAx軟件完成仿真建模相關(guān)工作，滿足部分信息集成要求。在圖形信息交互標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上，它所采用的基本格式就包括了STEP、IGES等等，不過在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過程中，它會(huì)基于更多情況來分析各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異，結(jié)合CAx模型導(dǎo)入仿真軟件彌補(bǔ)信息丟失問題，驗(yàn)證和評(píng)估仿真技術(shù)應(yīng)用結(jié)果。

舉個(gè)例子，在汽車零部件的動(dòng)靜態(tài)性能分析過程中，就采用零部件中的CAD主模型與各種仿真簡(jiǎn)化模型，再結(jié)合動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等等內(nèi)容對(duì)汽車零部件的基本性能進(jìn)行仿真分析，這其中所運(yùn)用到的仿真軟件就包括了Adam、ANSYS等等。這些仿真軟件還能在汽車的懸架設(shè)計(jì)方案中發(fā)揮作用，對(duì)汽車性能的最終設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。當(dāng)車輛行駛在顛簸路面上或曲線行駛過程中時(shí)，它的左右兩側(cè)車輪垂直荷載就會(huì)出現(xiàn)變化，汽車此時(shí)發(fā)生側(cè)傾。利用仿真軟件可模擬這一側(cè)傾現(xiàn)象，并對(duì)汽車的前懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動(dòng)及變形情況進(jìn)行分析，最后滿足轉(zhuǎn)向總成繞主銷小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)過程，提高車輛操縱穩(wěn)定性。所以在車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)其側(cè)傾特性參數(shù)進(jìn)行分析是相當(dāng)有必要的[2]。

四、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在其它智能制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅僅在上述兩大智能制造領(lǐng)域有所應(yīng)用，在軍事、教育等領(lǐng)域也有建樹。

例如在軍工領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就主要應(yīng)用于制造過程工位序列、出廠性能質(zhì)量測(cè)試工作當(dāng)中，以確保新型裝備武器在質(zhì)量與性能方面都能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，它還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新型裝備武器的仿真模擬試驗(yàn)，降低武器改裝后的風(fēng)險(xiǎn)性，利用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)模型，對(duì)新型裝備武器各項(xiàng)特征性能采取最客觀、合理的性能評(píng)定分析。

而在計(jì)算機(jī)智能制造領(lǐng)域中，它希望最大限度提高計(jì)算機(jī)工業(yè)建模的質(zhì)量及建設(shè)效率，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)建理論雛形，并將本就抽象化的計(jì)算機(jī)工程軟件中所囊括的知識(shí)點(diǎn)實(shí)體化、可視化。例如數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型、編譯計(jì)算機(jī)語言模型等等都采用到了模擬仿真技術(shù)及其運(yùn)算方法，滿足了對(duì)虛擬系統(tǒng)模型的創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)過程，為計(jì)算機(jī)工業(yè)軟件制造實(shí)踐過程及效果豐富奠定基礎(chǔ)[3]。

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在智能制造領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，技術(shù)通用性也越來越強(qiáng)。在未來，它也將實(shí)現(xiàn)更高的實(shí)用性價(jià)值，為人類現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展提供更大輔助效能。

參考文獻(xiàn)

[1]伍樂生.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與創(chuàng)新研究[J].吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（10）：34-35.

[2]王嘉平.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在建筑工業(yè)中的應(yīng)用研究[J].硅谷，2010（21）：98.

[3]熊光楞，王克明，陳斌元， 等.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在轎車工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004（1）：73-78.