虛擬仿真技術的應用

劉倩宏

(長春理工大學光電信息學院，長春 130000)

虛擬仿真技術的應用

劉倩宏

(長春理工大學光電信息學院，長春 130000)

在機械工程實踐生產中，仿真平臺可以對機械工程實驗中的操作艙、機械制動器等提供一些技術上的支持，虛擬仿真技術在機械工程實驗操作中發揮著十分重要的作用。本文結合虛擬仿真技術在機械工程實驗中的應用進行了詳細的分析與探討，希望為虛擬仿真技術在機械工程中的應用提供正確的發展方向。

虛擬仿真技術；機械工程；實驗

用一個虛擬的系統模式模仿另一個真空系統的技術就是我們通常所講的虛擬仿真。這種技術又被稱為虛擬現實技術或是模擬技術。近年來，計算機技術的發展為人類探索新的試驗研究領域做出了巨大的貢獻。廣義的講，虛擬仿真技術一直有效地應用在人類認識自然界客觀規律的歷程中。在計算機技術領域的發展中，其漸漸形成自己獨有的體系，為人類未來科技發展開辟新的發展路線，而這項技術在機械工程實驗中的應用也越來越廣泛。建立仿真平臺是虛擬仿真技術通過計算機虛擬現實技術和利用硬件的仿真技術的基礎上形成的，其主要目的是為了實現對機械制動效果的可視化分析。隨著科學技術水平的不斷提高，機械工程的實驗設備也有了全新的變化。傳統的實驗設備由于價格昂貴，實驗過程中很多技術還不夠成熟，導致實驗操作變得復雜。由于體積結構的原因，也給實驗的操作帶來一定的難度。為了滿足當前機械工程實驗的需要，就要對過去老舊的儀器設備進行淘汰，所以，在現代技術不斷發展過程中，虛擬仿真技術成為機械工程實驗中較為普遍的現象。

1 虛擬技術在機械工程中的作用

1.1 有效縮短了產品的開發周期

在我國的機械產品研發中，大部分都已經運用上了計算機仿真技術。仿真技術除了可以仿真實現產品的研發和生產外，還能夠在不消耗資源和能量的前提下反映出產品的真實發展狀況。虛擬技術主要是運用虛擬模型來取代現實模型，驗證相關的設計方案，這樣一來，有效避免了傳統的設計模式中出現的問題，減低了新產品的開發周期，全面提升了新產品設計的品質和效率。

1.2 降低了產品的開發成本

施工技術人員運用虛擬仿真軟件可以在不同的虛擬環境下，模擬系統的真實運行狀態，然后再運用計算機對設計中存在的問題進行及時有效的修改，并通過對系統的改善選出最優的設計方案，這樣能夠極大地減少實驗成本。相關技術人員還要按照自身的經驗，將成本分解到各個零部件中，對比零部件的實際價格與預計成本之間的差異，從而達到降低產品開發成本的目的。

1.3 提高產品的制造概率

虛擬技術通過對實際制造活動中的人、事物以及制造過程開展仿真活動，在虛擬環境中獲取數據信息，及時發現機械制造工程中有可能會遇到的問題，通過虛擬技術來落實對機械制造產品的預見與決策。在機械產品大批量的生產過程中，施工技術人員還要采取積極有效的預防方法，保證產品能夠一次性制造成功。

2 虛擬技術在現代機械工程中的應用

2.1 虛擬制造

虛擬制造技術是我國施工技術人員運用計算機仿真技術和虛擬現實技術為整個機械工程制造作支撐，通過對產品的設計及制造等過程開展一系列的工作，并在產品的設計階段對其進行仿真，然后預測產品的功能與特性，并預計產品的成本，從而高效、靈活地開展生產，保證新產品在開發過程中能夠一次成功。虛擬制造技術的應用可以轉變當前現行的制造方式，對今后我國制造業的發展產生非常深遠的影響，進而全面帶動我國機械工程的全面發展。

2.2 虛擬儀器

虛擬儀器是以計算機技術為媒介并結合了電子技術而發展起來的一種智能化設備。虛擬儀器與傳統的儀器相比，特點比較突出的地方在于虛擬儀器的功能創新。它主要是利用計算機軟件，將計算機采集到的信息對硬件進行及時調整。虛擬儀器還可以使用和傳統儀器相同的硬件系統，運用計算機中的各種軟件來實現傳統儀器實現不了的功能，幾乎是完全不同的測量，進而有效降低了測試儀器的使用費用。虛擬儀器還有一個特點，就是其操作非常簡單方便，這也在一定程度上降低了測試儀器的操作和維護時間。

2.3 虛擬產品開發

虛擬產品在開發過程中，主要運用的就是計算機及相關的工藝技術，在裝配和制造過程中還會運用到相關的數據信息，依照數據信息來創建基于產品的總體模型。而在虛擬產品的開發環境中，施工技術人員可以將虛擬產品當作是一個數學模型，這樣不僅可以更為方便地對其進行修改，而且還能夠減少實驗成本，從而達到提升產品品質的目的。

3 虛擬仿真技術在機械工程實驗中的典型應用

3.1 帶傳動性能測試實驗

機械工程專業實驗室的一個重要組成部分是帶傳動性能測試，這也是虛擬仿真技術在整個機械工程試驗中非常典型的應用手段之一。這一測試試驗可以更為直觀地讓技術人員觀察帶傳動和彈性滑動現象，通過對數據的分析來達到控制帶動問題的目的。

3.2 數控加工仿真實驗

數字加工技術是綜合計算機應用技術中的微電子技術和機械加工技術。但是，數控機床的價格非常高，并且運行程序的設置相當復雜，這也在一定程度上限制了機械工程實驗的整體效率。虛擬仿真技術，可以保證技術人員對機械機床的加工環境及相關流程有一個系統的認知。

4 虛擬實驗室建設構想

在進行虛擬實驗室建設思路設計時，首先，要保證實驗室操作實踐的最終目的與機械工程專業知識體系是協調統一的，然后，再去具體研究實驗設備的穩定性和安全性。其次，要根據實際的實驗狀況來構建虛擬的仿真平臺，根據仿真平臺的構建來運用仿真器材代替傳統操作實驗中的事物操作。

5 結語

虛擬仿真技術有效克服了傳統實驗中的一些難以解決的實驗問題，提升了技術人員實驗操作的參與度，摒除老舊的知識，并將虛擬實驗與現代科學技術手段進行緊密結合，全面促進機械工程實驗的綜合發展。對于機械設計來說，其根本目的是為了設計出科學合理的產品，這一產品也可以稱之為裝配體。傳統意義上的裝配體設計都是一個自下而上的設計過程，這種設計過程在實際設計中比較容易產生裝配體各個部件的設計目的與預計設計出現不一致的現象，而虛擬仿真技術的應用就是為了有效避免這些問題。虛擬仿真技術不僅可以讓施工技術人員簡化自身的設計流程，而且還能夠最大程度上降低設計時間，從而全面提升機械工程的整體效率。

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[6] 李國成，丁烈云，查曉雄.虛擬仿真技術在鋼-混凝土組合結構施工中的應用[C]//中國鋼結構協會鋼-混凝土組合結構分會第十次年會論文集，2005.

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[10] 張琴.建筑虛擬仿真技術在建筑企業的應用[C]//第九屆建筑業企業信息化應用發展研討會論文集，2005.

Applicationofvirtualsimulationtechnology

LIU Qian-hong

(College of Optoelectronic Information, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130000, China)

In the practice of mechanical engineering, the simulation platform can provide some technical support for operation cabin and mechanical brake in mechanical engineering experiment. The virtual simulation technology plays a very important role in the mechanical engineering experiment. In this paper, the application of virtual simulation technology in mechanical engineering experiment is analyzed and discussed in detail, hoping to provide correct development direction for the application of virtual simulation technology in mechanical engineering.

Virtual simulation technology; Mechanical engineering; Experiment

TD407

A

1674-8646(2017)21-0124-02

2017-09-30

劉倩宏(1985-)，女，本科，助教。