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虚拟样机技术

文章来源:    发布时间:2010-08-26

虚拟样机技术的概念
      
虚拟样机技术是上世纪80年逐渐兴起、基于计算机技术的一个新概念。从国内外对虚拟样机技术 (Virtual Prototyping, VP)的研究可以看出,虚拟样机技术的概念还处于发展的阶段,在不同应用领域中存在不同定义。
     
(1)虚拟样机定义,虚拟样机是建立在计算机上的原型系统或子系统模型,它在一定程度上具有与物理样机相当的功能真实度。
     
(2)虚拟样机设计,利用虚拟样机代替物理样机来对其候选设计的各种特性进行测试和评价。
     
(3)虚拟样机设计环境,是模型、仿真和仿真者的一个集合,它主要用于引导产品从思想到样机的设计,强调子系统的优化与组合,而不是实际的硬件系统。
      
国内外学者对虚拟样机技术的定义大同小异,下面是几种有代表性的论述:
     
(1)虚拟样机技术是将CAD建模技术、计算机支持的协同工作(CSCW)技术、用户界面设计、基于知识的推理技术、设计过程管理和文档化技术、虚拟现实技术集成起来,形成一个基于计算机、桌面化的分布式环境以支持产品设计过程中的并行工程方法;
     
(2)虚拟样机的概念与集成化产品和加工过程开发 (Integrated Product and Process Development,简称IPPD)是分不开的。IPPD是一个管理过程,这个过程将产品概念开发到生产支持的所有活动集成在一起,对产品及其制造和支持过程进行优化,以满足性能和费用目标。IPPD的核心是虚拟样机,而虚拟样机技术必须依赖IPPD才能实现;
     
(3)虚拟样机技术就是在建立第一台物理样机之前,设计师利用计算机技术建立机械系统的数学模型,进行仿真分析并从图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性,从而修改并得到最优设计方案的技术;
     
(4)虚拟样机是一种计算机模型,它能够反映实际产品的特性,包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。借助于这项技术,设计师可以在计算机上建立机械系统模型,伴之以三维可视化处理,模拟在真实环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简和优化系统;
     
(5)虚拟样机技术利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式探索虚拟物体功能,对产品进行几何、功能、制造等许多方面交互的建模与分析。它在CAD模型的基础上,把虚拟技术与仿真方法相结合,为产品的研发提供了一个全新的设计方法。