交互式虚拟装配技术在复杂产品开发中的应用

DAE专栏 / 08-04

1 关于虚拟装配
虚拟装配是虚拟制造的关键技术之一，它能有效支持自顶向下的并行产品设计及产品可制造性设计和可装配性设计，以缩短产品开发的周期。在传统的工业生产中，复杂产品的开发需要经过较长的周期，需要经过反复修改、拆装和物理实验，造成资源浪费，成本升高，无法适应现代工业的敏捷制造与开发需求。采用虚拟装配技术，则可以模拟装配环境，在产品开发前期的迭代过程中，可以大量减少或无需物理样机的使用，进行预装配和调试仿真，有效解决产品的部分装配问题。

2 交互式虚拟装配技术
传统的虚拟装配技术将人的经验和决策能力与计算机的计算能力结合起来,辅助装配设计的规划和验证，节约了设计制造的成本。人机交互是虚拟装配系统各项功能的保障和提升，然而目前的虚拟装配往往以桌面应用的仿真为主，忽略了人的交互体验，未能充分发挥虚拟现实技术的交互性特点，导致虚拟装配技术在产品开发中的应用受限。交互式虚拟装配技术以人为中心，为虚拟装配环境建立自然、和谐的人机交互体验，利用交互技术获得逼真的功能仿真与体验，进一步提升虚拟装配的可靠性和效率，进而缩短开发周期、降低成本，提高企业核心竞争力。

3 交互式装配技术在复杂产品开发中的应用

a数据干涉检查
主要包括静态和动态干涉检查，静态干涉检查在传统的虚拟装配技术中已有广泛应用，交互式动态的干涉检查则为复杂产品主动的装配设计与验证优化提供了更为可靠的技术手段。

b.产品布局检查
交互式虚拟装配可快速的1：1仿真复杂产品的数字化环境及可视化的审查产品布局，从而快速的确定零部件间装配关系和空间位置关系，有效检查产品布局。

c. 装配顺序验证与优化
交互式虚拟装配不仅能为复杂产品提供高效的可视化装配人机交互工具，通过实时的物理引擎技术和仿真环境模拟可快速的进行验证与优化装配顺序的合理性。

d.安装路径的验证与优化
交互式虚拟装配为复杂产品的仿真提供了主动的安装路径方案的验证，包括逼真的交互式装配过程、动态干涉、动态间隙及交互式实时调整与修改。

e.工具与工具空间的验证与优化
复杂产品的工具方案确定在传统的数字环境中通常需要借助物理样机，交互式虚拟装配使用相关工具仿真装配进行工具选择、工具干涉、操作空间可真实有效的确认工具的合理性、操作性与工具空间方案并进行优化调整。

f.装配人机工程
在复杂产品的开发中，传统的人机工程设计与检验通常效率较低，而且需要大量的经验和物理样机，借助交互式虚拟装配技术在产品开发的设计前期就可以快速的进行装配人机工程的设计与仿真，为实际生产中产品装配提供舒适、健康、安全的安装设计。

4 MakeReal3D交互式虚拟装配方案
MakeReal3D针对交互式虚拟装配提供了专业的模型轻量化及工艺动画仿真工具，内置准确的动力学、碰撞检测、柔性仿真、运动机构仿真等实时物理引擎模块及逼真的视景仿真能，支持精确的点线面特征测量以及间隙测量，可直接驱动VR头盔及手柄、复杂的虚拟现实系统、数据手套、力反馈、位置跟踪及全身动作捕捉等外设工具进行交互，并支持协同仿真，帮助用户在产品开发前期就可以快速的进行专业、自然、沉浸式的交互式虚拟装配，提高复杂产品开发效率。