簡介

基于虛擬現(xiàn)實的產品虛擬拆裝技術在新產品開發(fā)、產品的維護以及操作培訓方面具有獨特的作用。在交互式虛擬拆裝環(huán)境中，用戶使用各類交互設備（數(shù)據(jù)手套/位置跟蹤器、鼠標/鍵盤、力反饋操作設備等）象在真實環(huán)境中一樣對產品的零部件進行各類裝配操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等功能，從而使得用戶能夠對產品的可裝配性進行分析、對產品零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃、對裝配操作人員進行培訓等。在裝配（或拆卸）結束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，并生成評審報告、視頻錄像等供隨后的分析使用。

虛擬拆裝是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬拆裝，可以驗證裝配設計和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示裝配過程。虛擬拆裝系統(tǒng)允許設計人員考慮可行的裝配序列，自動生成裝配規(guī)劃，它包括數(shù)值計算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作所模擬等。現(xiàn)在產品的制造正在向著自動化、數(shù)字化的反向發(fā)展，虛擬拆裝是產品數(shù)字化定義中的一個重要環(huán)節(jié)。

虛擬拆裝技術的發(fā)展是虛擬制造技術的一個關鍵部分，但相對于虛擬制造的其它部分而言，它又是最薄弱的環(huán)節(jié)。虛擬拆裝技術發(fā)展滯后，使得虛擬制造技術的應用性大大減弱，因此對虛擬拆裝技術的發(fā)展也就成為目前虛擬制造技術領域內研究的主要對象，這一問題的解決將使虛擬制造技術形成一個完善的理論體系，使生產真正在高效、高質量、短時間、低成本的環(huán)境下完成，同時又具備了良好的服務。虛擬拆裝從模型重新定位、分析方面來講，它是一種零件模型按約束關系進行重新定位的過程，是有效的分析產品設計合理性的一種手段;從產品裝配過程來講，它是根據(jù)產品設計的形狀特性、精度特性，真實的模擬產品三維裝配過程，并允許用戶以交互方式控制產品的三維真實模擬裝配過程，以檢驗產品的可裝配性。

作為虛擬制造的關鍵技術之一，虛擬拆裝技術近年來受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注，并對敏捷制造、虛擬制造等先進制造模式的實施具有深遠影響。通過建立產品數(shù)字化裝配模型，虛擬拆裝技術在計算機上創(chuàng)建近乎實際的虛擬環(huán)境，可以用虛擬產品代替?zhèn)鹘y(tǒng)設計中的物理樣機，能夠方便的對產品的裝配過程進行模擬與分析，預估產品的裝配性能，及早發(fā)現(xiàn)潛在的裝配沖與缺陷，并將這些裝配信息反饋給設計人員。運用該技術不但有利于并行工程的開展，而且還可以大大縮短產品開發(fā)周期，降低生產成本，提高產品在市場中的競爭力。

虛擬拆裝的分類

按照實現(xiàn)功能和目的的不同，目前針對虛擬拆裝的研究可以分為如下三類：以產品設計為中心的虛擬拆裝、以工藝規(guī)劃為中心的虛擬拆裝和以虛擬原型為中心的虛擬拆裝．

1.以產品設計為中心的虛擬拆裝

虛擬拆裝是在產品設計過程中，為了更好地幫助進行與裝配有關的設計決策，在虛擬環(huán)境下對計算機數(shù)據(jù)模型進行裝配關系分析的一項計算機輔助設計技術．它結合面向裝配設計(DesignForAssembly，DFA)理論和方法，基本任務就是從設計原理方案出發(fā)在各種因素制約下尋求裝配結構的最優(yōu)解，由此擬定裝配草圖．它以產品可裝配性的全面改善為目的，通過模擬試裝和定量分析，找出零部件結構設計中不適合裝配或裝配性能不好的結構特征，進行設計修改．最終保證所設計的產品從技術角度來講裝配是合理可行的，從經濟角度來講應盡可能降低產品總成本，同時還必須兼顧人因工程和環(huán)保等社會因素．

2.以工藝規(guī)劃為中心的虛擬拆裝

針對產品的裝配工藝設計問題，基于產品信息模型和裝配資源模型，采用計算機仿真和虛擬現(xiàn)實技術進行產品的裝配工藝設計，從而獲得可行且較優(yōu)的裝配工藝方案，指導實際裝配生產．根據(jù)涉及范圍和層次的不同，又分為系統(tǒng)級裝配規(guī)劃和作業(yè)級裝配規(guī)劃．前者是裝配生產的總體規(guī)劃，主要包括市場需求、投資狀況、生產規(guī)模、生產周期、資源分配、裝配車間布置、裝配生產線平衡等內容，是裝配生產的綱領性文件．后者主要指裝配作業(yè)與過程規(guī)劃，主要包括裝配順序的規(guī)劃、裝配路徑的規(guī)劃、工藝路線的制定、操作空間的干涉驗證、工藝卡片和文檔的生成等內容．

工藝規(guī)劃為中心的虛擬拆裝，以操作仿真的高逼真度為特色，主要體現(xiàn)在虛擬拆裝實施對象、操作過程以及所用的工裝工具，均與生產實際情況高度吻合，因而可以生動直觀地反映產品裝配的真實過程，使仿真結果具有高可信度．

3.以虛擬原型為中心的虛擬拆裝

虛擬原型是利用計算機仿真系統(tǒng)在一定程度上實現(xiàn)產品的外形、功能和性能模擬，以產生與物理樣機具有可比性的效果來檢驗和評價產品特性．傳統(tǒng)的虛擬拆裝系統(tǒng)都是以理想的剛性零件為基礎，虛擬拆裝和虛擬原型技術的結合，可以有效分析零件制造和裝配過程中的受力變形對產品裝配性能的影響，為產品形狀精度分析、公差優(yōu)化設計提供可視化手段．以虛擬原型為中心的虛擬拆裝主要研究內容包括考慮切削力、變形和殘余應力的零件制造過程建模、有限元分析與仿真、配合公差與零件變形、以及計算結果可視化等方面．

虛擬拆裝的構成

虛擬拆裝由兩個部分組成，即由虛擬現(xiàn)實軟件內容（即vr）內容和虛擬現(xiàn)實（vr)外設設備 ,這兩個個協(xié)同工作，缺一不可，這樣才能制造出交互性與沉浸性于一體的虛擬拆裝環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實軟件內容：

一般由各種VR軟件組成，先在三維軟件中根據(jù)虛擬現(xiàn)實的內容制作相應的三維模型，然后再把這些三維模型導入到VR軟件中，接下來就需要硬件設備來支撐這些軟件程序。

虛擬現(xiàn)實（vr)外設設備：

虛擬現(xiàn)實技術的特征之一就是人機之間的交互性. 為了實現(xiàn)人機之間的充分交換信息，必須設計特殊輸入和演示設備，以影響各種操作和指令，且提供反饋信息，實現(xiàn)真正生動的交互效果。不同的項目可以根據(jù)實際的應用可以有選擇的使用這些工具，主要包括：VR系列虛擬現(xiàn)實工作站、立體投影、立體眼鏡或頭盔顯示器、三維空間跟蹤定位器、數(shù)據(jù)手套、3D立體顯示器、三維空間交互球、多通道環(huán)幕系統(tǒng)、建模軟件等。

主要代表品牌

Virtools、Unity等等。