虚拟制造系统中的物体建模技术研究
摘要
虚拟制造是二十一世纪制造业的发展方向。虚拟制造系统是在虚拟现实环境下的现实制造系统的映射。虚拟制造技术以计算机支持的仿真技术为前提，包括设计、加工、装配、维护，以及经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品。可以对设计与制造过程中可能出现的问题进行分析与预测，提出改进措施，实现产品从开发到制造整个过程的优化，达到降低产品生命周期、减小开发风险、提高经济效益的目的。虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、虚拟现实技术、建模与仿真技术、接口技术等。其中后3项是虚拟制造的核心技术。本文详细就“虚拟制造”的内涵与涉及到的关键技术，如虚拟现实技术、建模与仿真技术和接口技术进行了研究。在研究数控加工过程和仿真技术的基础上，提出了虚拟制造系统环境的初步结构。该虚拟环境主要包括仿真环境的建立和加工过程的建立两部分，其中仿真环境的建立包括加工中心的建模和零件的建模。本文以数控加工中心的HAAS机床为例，对机床的各部分零件如床身、工作台等进行了三维实体建模，而且根据机床的结构对各部件进行了定位装配。讨论了装配过程中的一些基本原理和装配的过程。对普通零件的建模进行了研究，分析了普通零件的特征，并进行了齿轮减速器的特征分析和建模。
The virtual manufacturing is a direction of the 21 century manufacturing industry. The virtual manufacturing system is a mapping of a reality manufacturing system under a virtual reality environment. The virtual manufacturing technology is supported by the computer technology. It concludes designing, machining, assembling, modifying, a virtual environment formed through modeling constantly, the virtual process and the virtual product. It can be used to predict and analyze the question in a designing and manufacturing process, and a modifying management can be made. It can be optimized from the product's designing to manufacturing in order to reach the aim of decreasing product's lifecycle, decreasing the danger of exploitation, and improve economic profit. The research content of the virtual manufacturing technology is very expensive, such as the constituting technology of environment, the process character taken out., member former, integrated basis system, manufacturing character data integrated, excess
ive subject mutual function, decision-making tool, virtual reality technology, modeling , simulating technology and interface technology. The last three items are the center technology. The virtual manufacturing connotation and the key technology were expounded particularly. The virtual reality technology, modeling, simulating technology and interface technique were studied in the paper. The primary structure of the virtual manufacturing system was put forward on the basis of numerical control machining and simulation. The simulation and machining process were built up in the virtual manufacturing environment. Models of machining center and part were produced in the simulation environment. The HAAS numerical machining center was done. The machine tool's part models were built up such as lathe
bed, workbench etc, and all parts were assembled accurately according to the structure of the machine. The fundamental theory and the assembling process were discussed in the paper. The modeling of the ordinary part was studied, the character of the ordinary part was analyzed, and the character analysis and modeling of the gear reducer were done.
The virtual manufacturing is a direction of the 21 century manufacturing industry. The virtual manufacturing system is a mapping of a reality manufacturing system under a virtual reality environment. The virtual manufacturing technology is supported by the computer technology. It concludes designing, machining, assembling, modifying, a virtual environment formed through modeling constantly, the virtual process and the virtual product. It can be used to predict and analyze the question in a designing and manufacturing process, and a modifying management can be made. It can be optimized from the product's designing to manufacturing in order to reach the aim of decreasing product's lifecycle, decreasing the danger of exploitation, and improve economic profit. The research content of the virtual manufacturing technology is very expensive, such as the constituting technology of environment, the process character taken out., member former, integrated basis system, manufacturing character data integrated, excess
ive subject mutual function, decision-making tool, virtual reality technology, modeling , simulating technology and interface technology. The last three items are the center technology. The virtual manufacturing connotation and the key technology were expounded particularly. The virtual reality technology, modeling, simulating technology and interface technique were studied in the paper. The primary structure of the virtual manufacturing system was put forward on the basis of numerical control machining and simulation. The simulation and machining process were built up in the virtual manufacturing environment. Models of machining center and part were produced in the simulation environment. The HAAS numerical machining center was done. The machine tool's part models were built up such as lathe
bed, workbench etc, and all parts were assembled accurately according to the structure of the machine. The fundamental theory and the assembling process were discussed in the paper. The modeling of the ordinary part was studied, the character of the ordinary part was analyzed, and the character analysis and modeling of the gear reducer were done.
引文
[1] 邵立，钟廷修 虚拟制造环境与仿真 中国机械工程8期 2000．8
[2] 邵立，严隽琪 生产线的虚拟集成设计 工业工程与管理 2000．6
[3] 刘继红 从虚拟世界中获得现实效益 中国机电工业 2000．6
[4] 张卫波，王占礼 虚拟环境下产品的开发技术 吉林工学院学报2000．3 23—25
[5] 黄金杰，武俊峰 虚拟网络技术与我国的制造业制造业自动化2000 1
[6] 姜义东．，李建勇 虚拟制造的开放式层次化体系结构北方交通大学学报 2000．8 57—61
[7] 曹岩，王宏，袁清珂 虚拟制造及其关键技术机械工业自动化，1999．21(1)：3—6
[8] 王新龙，肖田元 虚拟制造及其应用中国图象图形学报，1999，4(1)：80-87
[9] 邵立，马登哲 虚拟制造中仿真技术的应用工业工程与管理 2000．4 21—25
[10] 周江华，蔡忠闽 基于OpenGL的制造系统虚拟仿真环境研究测控技术2000．7 22-25
[11] 梁宏宝，钟诗胜 机械虚拟加工技术 大庆石油学院学报 2000．6 112-114
[12] 肖曙红，郑时雄 基于虚拟现实的原型分析技术探究 机械工艺师 2000．8 10-11
[13] 隋爱娜，吴威 虚拟装配与虚拟原型机的理论与技术分析 系统仿真学报 2000．7 386-388
[14] 李发致，周雄辉 试论虚拟制造技术在现代模具制造中的组织模式机械科学与技术 1999．5
[15] 魏铁华，花广如 虚拟制造 水利电力机械 2000，4 35-39
[16] 张铁军 袁哲俊 虚拟机床加工系统的组件化设计 组合机床与自动化加工技术 16-19 45
[17] 熊光楞，王昕 系统仿真学报 1999．6 145-151
[18] 王行仁 面向二十一世纪，发展系统仿真技术
[19] 张玲，王新龙 虚拟制造中的产品建模技术研究机械科学与技术2001．11
[20] 曹岩，王宏 虚拟制造及其关键技术 先进制造技术 1999．2
[21] 陈德人 “虚拟制造”创新产品设计 中国计算机报
[22] 魏丽燕 模具设计和制造系统的虚拟环境设计 机械设计与制造
[23] 褚学宁 虚拟企业产品设计技术研究
[24] 虚拟企业和产品数据技术标准化中国计算机报
[25] 李琪，曾芬芳 虚拟制造技术 计算机世界报
[26] 严隽琪，范秀敏 虚拟制造的理论与技术基础研究中国机械工程
[27] 庄晓，周雄辉 虚拟环境中的快速产品装配建模中国机械工程
[28] 邓家裎，虚拟现实技术与虚拟企业中的产品模型问题 中国机械工程
[29] 曾建超，俞志和虚拟现实的技术及其应用．清华大学出版社，1996
[30] 张曙 中国制造企业怎样进入21世纪国防工业出版社，1997
[31] 吴斌，毕丽蕴．OpenGL编程实例与技巧．人民邮电出版社，1999
[32] 郑阿奇．Visual C++实用教程．电子工业出版社，2000
[33] 王宏，李冬．Windows API常用技巧汇编．清华大学出版社，2000
[34] Mark Sapien著，邱仲潘译．ISDN从入门到精通．电子工业出版社，1998
[35] 师汉民．集成制造与智能制造．机械工业出版社，1996
[36] 刘清吉，张文奖．I-DEAS进阶．科学出版社，2001
[37] 方新．I-DEAS产品三维设计指南．机械工业出版社，2000
[38] 张简坤正，柯孜升．I-DEAS．入门．科学出版社，2001
[39] 孙波．OpenGL编程实例．北京大学出版社，2000
[40] 江早．OpenGL VC／VB图形编程．科学出版社，2001
[41] 虚拟产品开发技术 德 施劳尔 克劳舍 机械工业出版社 2000
[2] 邵立，严隽琪 生产线的虚拟集成设计 工业工程与管理 2000．6
[3] 刘继红 从虚拟世界中获得现实效益 中国机电工业 2000．6
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[23] 褚学宁 虚拟企业产品设计技术研究
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[26] 严隽琪，范秀敏 虚拟制造的理论与技术基础研究中国机械工程
[27] 庄晓，周雄辉 虚拟环境中的快速产品装配建模中国机械工程
[28] 邓家裎，虚拟现实技术与虚拟企业中的产品模型问题 中国机械工程
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[41] 虚拟产品开发技术 德 施劳尔 克劳舍 机械工业出版社 2000
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