工业仿真技术的应用及意义

内燃机与配件

0引言

从2014年《德国工业4.0》和2015年《中国制造2025》颁布实施以来，在全世界制造业中引发了人工智能

制造的热潮，各国也相应制定了符合自己的工业制造领

域未来发展规划，致力于提升自己的制造技术水平，拥有

更多的核心制造技术。《中国制造2025》正是基于全球制

造业大背景和我国制造业国情研究制定出来的，其中的

十大核心领域的两项就是高档数控机床和机器人，其目

的在于围绕着机械、电子、汽车等领域的机器人，以及应

用于教育、娱乐、医疗健康等服务行业机器人的市场需求，

推动机器人设计标准化、规范化发展，不断去拓展市场的

需求。[1]

现如今有更多的的工业生产线开始采用工业机器人

进行工作，这种自动化生产方式不但降低了人力的成本，

还大幅提高了生产效率，从而降低了商品的生产成本，这

也为工业机器人这一新兴产业打开了市场。随着我国工业

机器人的应用增多，近几年来，在国家政府的全力支持下

以及企业与科研机构研发人员的不断努力下，我国机器人

领域创新成果不断涌现，技术水平显著进步，市场竞争能

力显著增强。但同时也需要大量的机器人技术研发人才，

操作及维修人员。而我国目前对这几种人才的需求量越来

越大，需求量最大的是高层次研发设计型人才，其次是机

器人应用方面的系统集成人才，关于机器人操作、调试、运

行维修等高技能型人才需求量也很大。这就要求我国各大

应用型大学要加快和完善工业机器人技术及应用课程的

建设，为智能制造业的发展培育出一大批高层次专业化的

人才来。1工业机器人技术应用课程的特点

工业机器人技术应用这门课程是将运动学、力学分

析、机械结构设计以及控制理论融为为一体的综合性专业

课程。自动化专业，电气工程及其自动化专业的同学通过学习本门课程，对已学过的课程如机械结构设计、自动控

制原理等理论课程将具有感性认知，并学会如何将所学

的理论知识与实践相融合，用理论服务于实践。同时，通

过学习工业机器人的基本组成结构、工作原理、控制方式

等基础知识，为学生将来从事相关工作打下了一定的理

制造系统建模与仿真在工业工程中的应用

摘要：建模与仿真技术是21世纪信息技术和制造技术结合的桥梁，是使企业产生最大经济效益的核心技术，也是21世纪制造业的一项关键支撑技术。本文阐述了仿真技术在制造业的地位和作用，总结建模与仿真技术的特点，给出了制造业建模与仿真技术的方展方向。

关键词：制造系统 建模 仿真

仿真应用系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术

1制造业建模与仿真技术的地位

制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是国家综合国力的重要体现；21世纪的制造业仍然是国家经济和国防建设的命脉，也是国家经济实现快速增长的重要因素。制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值，生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。现代制造的基本特点是大制造和全过程。“大制造”应包括光机电产品的制造、工业流程制造、材料制备等，它是一种广义制造概念。“全过程”，不仅包括从毛坯到成品的加工制造过程，还包括产品的市场信息分析，产品决策，产品的设计、加工和制造过程，产品的销售和售后服务，报废产品的处理和回收，以至产品的全寿命过程的设计、制造和管理。由于国内外市场竞争的加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，先后出现了柔性制造，计算机集成制造、并行工程、虚拟制造、敏捷制造、网络化制造、现代集成制造、下一代制造、综合制造等新的先进制造理念和哲理。但是，从整体来看，制造业的发展离不开先进的信息与知识技术、全面的建模与仿真技术、精密的工艺与装备技术和高效的企业集成技术共四大关键技术。建模与仿真作为一种重要手段，通常可以渗透到先进制造当中去，并帮助先进制造实现集成，从而促进一些先进制造技术的发展。建模与仿真（M＆S）技术在改进产品和过程，缩短市场响应时间，以及降低产品实现的成本方面，具有其它技术

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．５，２０１　０　

Ｖｉｒｔｏｏｌｓ虚拟现实技术在工业仿真中的应用　

朱智亮　，詹学文ｚ　

（１．宁夏育才职教中心，宁夏银Ｊ　ｒｆ　７５００１１；２．中国矿业大学银川学院，宁夏银川７５００１１）　

摘要：通过数个Ｖｉ￣ｏｏｋ典型应用实例，感受ｌｍａＤｎｅ（构想）、Ｓｈａｒｅ（分享）、Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ（体验）这一３ＤｆｏｒＡｌｌ的概念．重点介绍了虚拟　

现实技术在工业仿真领域的应用研究，最后给出了这一设想的设计流程。　

关键词：虚拟现实；Ｖｉｒｔｏｏｌｓ；３Ｄ　ｆｏｒ　Ａｌ１；工业仿真　

中围分类号：ＴＰ３９１．９　文献标识码：Ｂ　

虚拟现实（简称ＶＲ）是以沉浸性、交互性和构想性为基本　

特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿　

真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处　

理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器　

官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通　

过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建一种多维　

信息空间。　

现在，虚拟现实技术的应用主要在工业、建筑设计、教育　

培训、文化娱乐等方面。　

虚拟现实的实现需要有硬件与软件两方面的支持，硬件　

主要包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音　

识别与合成系统等等。软件种类则很多，其中法国达索公司的　

Ｖｉｒｔｏｏｌｓ开发平台则是目前较为流行的一种，它以完全的可视　

化模式建构互动体验，开放架构支持多种３Ｄ文件格式的读　

取，使实时３Ｄ技术的应用变得更加多元广泛，实现了全新的　

“Ｓｅｅ　ｗｈａｔ　ｙｏｕ　ｍｅａｎ”新思想ｏ　

１　虚拟体验　

Ｖｉｒｔｏｏｌｓ能够读取多种３Ｄ文件格式，如Ｓｏｌｉｄ　Ｗｏｒｋｓ，３ＤＳ—　

Ｍａｘ，ＭＡＹＡ等，但最常用的还是ＣＡＴＩＡ格式的文件，建好的　

３Ｄ模型可直接导入。只要在Ｖｉｒｔｏｏｌｓ环境下进行相应的编程，　

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虚拟仿真技术的应用

作者：王松红 孙锋申

来源：《电子技术与软件工程》2018年第05期

摘 要 信息技术的高速发展，对后期在相关技术教程里虚拟仿真技术的出现提供了条件，本次就虚拟仿真技术的特点和应用现状进行逐步分析，其主旨还是在相关的体系中通过不断探索和分析，对我国相关技术进行深入研究。

【关键词】信息技术 虚拟仿真 现实需求

1 虚拟仿真技术的定义

虚拟仿真技术是上世纪80年代出现的一种新的综合集成技术；即用虚拟的电子信息系统对真实场景系统的一种模仿仿真技术，是由人机交互技术、人工智能、传感技术等多种现代三维构成系统的人工环境建设，通过多媒体放映对人体的视觉、触觉、听觉等感官上的逼真呈现，使人和相关虚拟环境有一定的交互性，并适时做出相应的反应。随着相关技术领域的不断发展，仿真技术逐渐形成出运用于自身的自成体系，从以前的某个物理现象、设备和系统的简单模拟，发展为能运用其原理对不同系统组成的系统结构体系进行更高级的仿真，使相关用户在符合人们客观意识环境下，贴近物体相关运动力学定律的基础上，充分满足现代虚拟仿真技术的发展需要。

2 虚拟仿真技术的应用

在相关传统的电路设计应用过程中，因学生相应的思维逻辑方式和观念还没有形成架构上的系统观念，在早期的硬件电路设计模块或组合中，对不同的硬件的不同组合拼接所带来的实际功能了解无法进行直观的想象。

以图一为例，相关的亮灯编写源程序为：

void T0_INT （） interrupt 1

{ TH0 = -50000/256；

TL0 = -50000%256；

switch （Operation_Type）

{ case 1： //东西向绿灯与南北向红灯亮5s