MakeReal3D中柔性部件仿真模块介绍

DAE专栏 / 08-20

一、背景

柔性部件大量的使用在各种工业产品中，例如柔性线缆和电缆。其中线缆是通过扭或编等方式加强后，连成一定长度的纤维。其拉伸强度很好但没有压缩强度，作为连接、牵引的工具被广泛使用，尤其在吊装设备中。但是，对于大型复杂的机械设备、精密的仪器装备的吊装作业，需要操作者具有熟练的操作技术和精确无误的操作技巧，这就需要对操作者进行大量的操作训练，但是实物吊装操作训练存在高成本、高风险、训练科目受限等问题。

图1 吊装设备

另一种广泛使用的柔性部件是电缆。电缆是信号能量的传递介质，目前广泛运用于各类机电产品中，其质量水平将影响到机电产品的稳定性能和可靠性。以核工业产品为代表，复杂机电产品在装配过程中不但包括对刚性结构件的装配，还包括对电缆的安装与固定。且两种装配往往交叉协调的进行，由于电缆的结构复杂、具有柔性特性以及需要与结构件协调交叉装配，导致电缆装调已成为复杂机电产品研制中的一个工程难题。

图3 柔性线缆与刚体的碰撞

为了解决以上问题，可以利用计算机仿真技术和虚拟现实技术，在虚拟现实环境中开展吊装操作培训、可装配性和可维护性分析、装配工艺规划等相关工作。而以上目标实现的核心就是能够对柔性线缆和电缆进行准确的仿真。

近年来，随着计算机图形学技术的发展，柔性物理仿真取得了重大突破，并广泛应用于虚拟现实等相关领域。MakeReal3D是朗迪锋科技自主研发的工业产品虚拟现实仿真平台，其中的柔性物理仿真模块（包括柔性线缆和电缆仿真模块）可以实现钢丝绳、电缆等柔性部件的变形仿真，线轴的收线和放线效果仿真，柔性部件间的物理碰撞检测以及柔性部件和刚体的碰撞检测等，下面对其进行详细介绍。