[发明专利]一种基于虚拟现实技术的大型装备研发方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于虚拟现实技术的大型装备研发方法，属于虚拟现实技术和机械装 备制造的交叉技术领域。

背景技术

一个国家所拥有的大型装备的品种、数量和等级是衡量该国工业水平和国防实力的一 个重要标志。我国能否成为世界装备制造基地，问题的关键不在于生产规模能否处于世界 前列，而在于能否形成一大批重要装备的自主开发能力和系统成套能力，即具有重大技术 装备的开发能力。当前，装备制造业在国民经济中的地位日益重要，已经成为我国国民经 济的脊梁，经济增长的动力，高新技术的载体，产业升级的手段和国家安全的保障。装备 制造业是国家的战略性产业，高度发达的装备制造业，是实现工业化的必备条件，是衡量 国家国际竞争力的重要标志，是决定国家在经济全球化进程中国际分工地位的关键因素。 我国要成为制造强国、实现战略性设备的自主研制，就必须装备自己的大型装备。

装备制造业特别是大型装备制造有其自身鲜明的特点：需求弹性大、产业关联程度高； 研制周期长，需要投入大量资金；成套性强，需要各个行业的紧密配合；技术难度大，需 要各种高技术的高度集成；科技含量高，对经济增长具有很强的带动作用，对国民经济发 展、产业结构调整具有重要意义。而我国在大型装备开发中利用传统的CAD、CAM设计出的 产品预见性差，对人类的辅助有限，制造周期长不能快速响应市场，导致制造费用高，产 品缺乏市场竞争力。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能够提高研发进度，降低能源消耗， 节约制造经费，充分发挥人的主观能动性和创造性的基于虚拟现实技术的大型装备研发方 法。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种基于虚拟现实技术的大型装备研发方法，利用虚拟现实技术研究大型机械设备的 装配工艺，优化大型机械设备关键零部件的设计，并在虚拟现实环境下模拟大型机械设备 的运行情况，优化大型大型机械设备的系统设计，最终获得大型装备的最佳设计方案。

本发明更优选的实施方案是：提供了一种基于虚拟现实技术的大型装备研发方法，包 括以下的步骤：

(1)对大型机械设备进行分析和设计；

(2)对大型机械设备进行初步的总体布局；

(3)利用三维建模软件构建大型机械设备零件的虚拟模型；

(4)设置虚拟装配软硬件系统；

(5)将零件的虚拟模型导入虚拟环境中，增加虚拟零件的物理属性、动力学、运动学 条件，通过编程解决系统软硬件接口问题，实现工程技术人员与虚拟环境的交互；

(6)由工程技术人员通过外部设备与虚拟环境进行交互，在虚拟环境中，按照设计人 员的设计意图进行设计、装配，研究大型装备的装配工艺，完成该工艺的装备设计；

(7)检查、修改产品设计、装配过程，分析工艺流程的合理性，并由系统记录装配的 各种信息；

(8)在完成大型机械设备三维实体模型的最终设计后，在虚拟环境中试运行进行全机 干涉检查，检查是否满足设计、装配要求，若未满足要求，则返回步骤(6)重新设计、装配；

(9)满足要求后，得到设备的虚拟装配模型，保存相关数据文件。

所述的步骤(1)中对大型机械设备进行分析和设计，包括对大型装备进行整体受力分析， 对各种零件结构进行分析和比较，完成主体机架及相关零部件的分析以及设计。

所述的步骤(8)中主要是利用虚拟现实技术，对开发完的大型机械装备进行试运行试验 研究，对大型机械装备的基础性能的试运行以及检验结构外观，进而在虚拟环境下对大型 装备的设计进行优化，获得大型装备的最佳设计方案。

本发明利用虚拟现实技术提供的沉浸性、交互性和想象性使操作者能够进入一个由计 算机生成的交互式三维虚拟环境，在虚拟环境下实现大型机械装备的设计开发、工艺规划、 装配检查、性能评测等研发过程，进而获得大型机械装备的最佳设计方案。这种技术提高 了研发进度，降低了能源消耗，节约了制造经费，充分发挥了人的主观能动性和创造性。 为大型机械装备研发提供了更加先进、更加灵活的手段，不但适用于教学、科研，还能应 用到诸如工艺制造、广告宣传等商业领域，具有广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明基于虚拟现实技术的大型机械设备研发方法流程图。

图2为本发明虚拟装配系统组成结构图。