VR虚拟装配应用范围与操作案例

原标题：VR虚拟装配应用范围与操作案例

VR虚拟装配是工业设计必不可少的审核环节，这样的虚拟操作可以帮助工程师和设计师找出装配时的各种问题，并在设计界面、部件外观大小等方面最大化优化产品实际装配时的能效。

工业设计的零件部件、复杂的室内设计、工艺流程评估、可维护性的评审都让企业在PDM产品研发管理变得更加严谨与高效。这篇文章会具体分享VR虚拟装配的应用范围与案例。

虚拟装配是基于虚拟样机的评估模拟功能，通过Solidworks、Inventor、Autodesk Navisworks、Siemens Jack、达索 系统3DVia、Siemens NX等虚拟样机设计软件与VR显示设备，工程师、产品经理可以在软件中对设计的产品进行拆装并记录部件移动的路径与可能发生的碰撞路径，高级的虚拟装配甚至可以录制整个装配过程，并通过物理引擎模拟部件受力与力度反馈的参数以帮助设计师与工程师改善产品研发。

虚拟装配具体如何操作？

第一步: 在VR软件中识别每个零配件的界面

在VR虚拟评估软件中，虚拟装配模块可实现零部件识别、选择和操作。同时配合应用软件界面（如CATIA连接器、Navisworks连接器、NX连接器和Creo连接器、Inventor连接器、solidworks连接器）可识别并显示PLM产品生命周期管理数据库中定义的零件信息。通过对零部件的结构、界面的类型的识别，工程师可以最大化的修改完善设备组装。

第二步: 定义约束关系

定义零件之间或零件与环境之间的运动关系约束（轴向旋转、线性等），在定义完这些运动关系与规则后，模拟虚拟装配就可以在虚拟环境中展开了。

第三步:记录所有的碰撞与装配路径

通过碰撞检测虚拟装配软件可以显示干涉区域、物理碰撞模拟或触觉反馈，通过录制这些数据反馈，工程师可以轻松的在后期对其产品进行修改。

第四步:优化所有装配路径与减少消除碰撞路径

在记录了碰撞与装配路径后，工程师可以通过不同的界面优化、设备装配流程优化、以及装配空间优化对组装过程重新定义。企业可以在投产前极大的节约能耗与返工成本。

虚拟装配软件必备基本功能

逐步实现精细位移是虚拟装配必备的功能之一，可以帮助工程师记录位移的路径并改善部件设计，同时显示零件位置和方向、定义约束也是虚拟装配必须配备的功能，通过位置与方向来关联零件与跟踪目标、在约束定义后，组件装配的过程也能不最大化的真实模拟。

一款合格的虚拟装配软件可将模型的多个零件分组并整体移动，通过查看碰撞并记录路径，便于将来重新载入进行研究。

虚拟装配并非只有在投产前才可以被使用，它同样可以被用于验证拆装任务、维护操作，或进行培训等。

大部分的虚拟装配软件具备了连接到PLM产品结构树的功能，也就是说对于大型设计项目，虚拟装配功能可以在PLM产品生命周期管理软件中被调用。

基于物理模拟的虚拟装配所需要的基本配置

基于工业级物理引擎，是将所以力学，结构学的物理模拟公式与数据作为虚拟样机移动的驱动引擎，遵循严格的物理模拟与显示力的大小和方向可以让样机虚拟装配的所有参数都极度符合真实拆装的标准。一款好的物理模拟引擎一般都支持Virtuose力反馈设备

制造业虚拟装配的应用范围与案例

制造业虚拟装配的案例相对其他行业更加多一些，特别是汽车、船舶、航天领域。虚拟装配主要应用在设计装配与工艺流程评估这两个领域。

以汽车行业为例，一个新的汽车模型有外形和内部机械配件，外部配件，驾驶舱内饰等多个重要部件。研发团队如果按照部件用Catia或者Siemens NX做研发，每个部件的设计与拼装都有工程文档做支持。可是由于项目大，工艺复杂，装配部件多。如果生产了部件再测试装配会极大的降低研发能效与增加投产时间。

制造业研发团队内部虚拟装配案例

如果使用类似Techviz的VR虚拟软件中的VR虚拟装配功能，研发团队即可进行研发小组内部的装配测试，例如汽车引擎与传动装置之间的装配测试，通过限定约束范围、定义约束关系：定义零件之间或零件与环境之间的运动关系约束（轴向旋转、线性等）即可完成虚拟装配。

制造业研发团队跨部门虚拟装配案例

以船舶制造为例，通过研发团队跨部门的合作，船体设计部门与HMI设计部门可以实时模拟装配时可能出现的问题，例如焊接顺序等工艺流程问题，可以在跨部门的虚拟装配中模拟整个船舶的组装过程，来预测每个部件的组装过程是否和所处的装置空间焊接有冲突等。在整个过程中虚拟装配软件都可以以录像的形式记录所有过程。

工业领域虚拟装配的应用范围与案例

工业领域涵盖了非常多的产业、从能源获取例如矿井开采到石油天然气开采、金属原材料生产到化工材料生产、垃圾产品回收等。这类产业需要及其精准的设备，以及专业化的作业流程。在厂房设计、生产设备设计、投产评估等环节虚拟装配都可以帮助企业在其所在的工业领域排除各种可能出现的问题与故障，与此同时，业主甚至可以对投产后设备的可维护性做系统性的验证以保证是否可以底额的成本对设备进行维护。

虚拟装配优化工业生产线

以金属产品生产为例，在厂房投入使用前，如果建筑师与设备工程师在指定的BIM软件下进行虚拟测试，例如Revit，虚拟装配可以帮助施工团队进行虚拟组建。通过模拟设备投产组装，团队及时的发现管道与线路可以优化的地方，同时也可以预件大型设备组装需要施工的步骤优化。在设备投产前，厂商甚至可以模拟流水化作业后生产线是否设计合理。

以优化后期维护为目的的虚拟装配

虚拟装配可以及时发现投产运营后维护设备可能出现的问题，例如某部件可能在投产后无法拆卸，或者拆卸替换将引起高额的费用等问题。通过定义组件之间的装配关系，工程师可以及时的在投产前优化所有零件在装配时最适合的界面从而最大化优化后期维护成本与能效。

建筑室内设计虚拟装配的应用范围与案例

在建筑室内设计这个领域，虚拟装配可以是虚拟组装某个机电设备，例如大型的室内过山车、高层楼层的电梯等，在组装是必须考虑非常多的外在因素，在组装设备时如果有VR虚拟软件做支持，模拟整个装配与建筑过程，即可找出可能出现的问题，例如设备组装步骤的优化，室内电路与管道的优化，以及后期替换与维护某个部件时拆装时可能遇到的问题等。

文章中的TechViz虚拟装配解决方案，是一款VR审核软件中的功能选项。作为一款沉浸式模拟工具，可直接对本地3D应用程序的模型进行实时处理。尤其适合优化装配流程、验证维护操作的科学性以及降低投产后的技术风险等。VR软件解决方案兼容200多种3D应用程序，通过模拟与3D环境中的对象进行“实际”互动实现互动式体验。目前该软件已经获得了全球顶尖企业的认可，具体可以参照他们的官网。

原文出自 : http://techviz.cn