虚拟制造技术1.ppt

1、青岛科技大学,邵建,机专084,虚拟制造技术,虚拟制造技术, 绪论 虚拟现实技术 虚拟制造系统的体系结构 虚拟制造技术的分类 虚拟制造技术的使能技术 虚拟制造技术中的关键技术 虚拟制造技术的应用,绪论,虚拟制造产生的时代背景,资源经济,知识经济,图1-1 制造企业的战略变迁,虚拟制造的概念,虚拟制造又称拟实制造，一些外国文献上也称为像素制造或屏幕制造。Onosato和Iwata是日本大阪大学最早研究虚拟制造系统的学者，他们认为“虚拟制造是用模型的仿真代替真实世界中的实体及其操作的计算机化的制造活动的综合概念”。他们把真实制造系统分解为真实物理系统(RPS)和真实信息系统(RIS)两部分。,利用

2、虚拟制造系统可以进行两方面的仿真,产品全生命周期仿真,企业行为仿真,虚拟制造的定义,虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质体现，即采用计算机建模与仿真技术、虚拟现实或(及)可视化技术，在计算机网络环境下群组协同工作，模拟产品的整个制造过程，对产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、生产调度和管理、销售及售后服务等作出综合评价，以增强制造过程各个层次或环节的正确决策与控制能力。,特点,模 型,产品模型：产品信息在计算机上的表示。,过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程 装配过程、性能分析过程。,活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型,资源模型：对企业人力、物力建立的模型,以模型为核

3、心：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型 以模型信息集成为根本：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型之间的信息集成 以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高可信度，以及人与这个虚拟制造环境的交互的自然化。,虚拟制造与实际制造,虚拟制造不是无水之源，无本之木，而是现实自造过程在计算机上的映射,实际制造系统是物质流、信息流在控制流的协调和控制下，在各个层次上进行相应的决策，实现从投入到产出的有效转变，其中物质流和信息流的协调工作是主体。,虚拟制造系统是通过对实际制造系统进行抽象、分析、综合，得到实际生产的全部数字化模型。虚拟制造的最终目标是指导实际生产。因此，虚拟制造是实际制造的抽象，实际制造是虚拟

4、制造的实例。,虚拟制造系统,实际制造系统,计算机仿真 虚拟现实,基于网络的VPS,技术人员,客户,抽象与综合,虚拟产品,需求,工人,工厂,RPS,实际产品,客户,需求,工人,计算机,产品,信息,资源,机会,循,环,到,合,格,工厂,拟实制造,实际制造,创意,修改和控制,虚拟现实技术,1、 概述 虚拟现实又称虚拟环境或灵境。虚拟现实是由计算机生成的，通过视、听、触觉、嗅觉等多通道作用于用户，使之产生身临其境感得交互式计算机仿真，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统。,虚拟现实的特征,（1） 多感知性； （2） 沉浸感或存在感； （3） 自治性； （4） 交互性。,2、虚拟现实系统的分类,a、

5、虚拟现实系统可以根据显示方式分为桌面式，佩带式和全景式三种,b、系统也可以根据系统与外界真实世界的交互关系分为封闭式与开放式两类,c、 VR系统也可以根据采用的计算机不同分为PC级系统、工作站系统和分布式虚拟现实系统。,桌面式VR系统的场景通过计算机屏幕显示，用户用立体眼镜观察，声音由台式或室内音响系统提供,佩带式是用头盔将用户的视、听觉与外界隔离，使用户完全沉浸在计算机生成的虚拟环境中。,全景式VR系统,全景式虚拟现实系统是投影式系统。,3、虚拟现实系统的组成,VR系统的组成如下： （1） 检测输入装置； （2） 图像生成和显示系统； （3） 音频系统； （4） 力、触觉系统； （5） 高性

6、能计算机系统； （6） 建模系统。,4、虚拟现实工具,交互性是虚拟现实的重要特征之一，采用复杂的虚拟现实工具作为输入、输出装置是VR系统最显著的特点。虚拟现实工具的研究和应用也是VR技术发展最快的方面。最常用的虚拟现实工具有3D位置跟踪器、视觉设备、数据手套、3D声音设备等。使用这些工具将用户的视、听、触觉等各种感官通道与计算机相连、实现信息交互,3D位置跟踪器,视觉设备,触觉反馈与力觉反馈装置,数据手套,空间球,3D声音设备,5、虚拟现实建模技术,建模是开发虚拟现实应用系统的核心和关键。虚拟对象的模型主要包括几何模型、物理模型、运动模型、声音模型等。,虚拟现实系统开发软件,程序设计员,描述文

7、件,EM（环境管理器）,对象建模工具OML描述 的三维对象的几 何特性及状态,MR工具集和数据库包括 VR设备驱动程序及同信 软件包,对象原型文件,生成虚拟环境,创建各种对象,来自录像机或 扫描仪的图像,用PairtBox程序 创建的图像,编辑图像,纹理文件,几何建模器,3D几何对象文件,在C编辑器中调 用WTK函数,运行WTK 虚拟世界,用WTK创建虚拟环境,读传感器,调用对象任务函数,根据传感器输入修改对象,在图形对象上执行任务,绘制场景,WTuniversego （ ） 进入仿真循环,用户自定义的 行为函数,WTuniversego （ ） 退出仿真循环,WTK仿真循环,虚拟制造系统的体

8、系结构,设计,运行,再利用,机床布局 传感器布局 物流设计,生产计划修正 工作情况评估 操作工人培训监控 控制程序,维护计划 循环使用计划 报废计划,生命周期活动的集成,产品数据管理（PDM）,实 际 制 造 过 程,技术人员和用户,数字化模型,计算机仿真、虚拟现实,虚拟制造系统的体系结构根据不同应用目标和应用环境而各有不同。其中具有代表性的体系结构有Mediator体系、Iwate体系、分布式体系、虚拟开发平台体系等。,可视化交互建模体系结构,虚拟制造的功能框图,虚拟制造技术的分类,虚拟制造的使能技术,多通道交互技术,虚拟现实设备的软硬件接口驱动技术,大面积纹理的可见性快速显示技术,信息与时间的同步技术,真实感渲染的三维图形加速技术,三维定位跟踪设备的定标技术,人像分离与多传感信息的融合技术,使能技术之一,使能技术之二,使能技术之三,使能技术之四,使能技术之五,使能技术之六,虚拟机床模型,虚拟CNC技术,虚拟装配设计环境VADE,虚拟制造技术的关键技术,关键技术之一,关键技术之二,关键技术之三,关键技术之四,关键技术之五,虚拟制造技术的应用,虚拟太阳能展馆,电子“棒棒糖”帮助盲人用舌头“视物”,虚拟环境与工具,虚拟环境与