Оценка и контроль качества

Имитация тестирования и процесса эксплуатации позволяет оценить сборку или эксплуатационные характеристики продукта. Имитация процесса эксплуатации позволяет выполнить ряд статистических тестов на модели для определения ее чувствительности к конструктивным и производственным изменениям. Затем можно определить индекс качества по отношению к возможности выполнения определенного процесса или конструктивному допуску. Это дает оценку качества до начала реального производства.

В процессе оценки качества определяются также основные факторы, влияющие на него. Имея эту информацию, можно усовершенствовать конструкцию, модифицируя те факторы, которые были идентифицированы как ухудшающие качество. Кроме того, качество продукта можно повысить, улучшив производственное оборудование. Так как интерактивный процесс проектирования является менее строгим при использовании виртуальной системы, можно исследовать весь спектр альтернативных вариантов конструкции для нахождения оптимума. Оценка возможности производства и оптимизация конструкции позволяют организовывать реальный производственный процесс наиболее эффективным способом. Эти процедуры приводят к созданию лучше спроектированного и изготовленного продукта с минимальным количеством дефектов.

Оценка и оптимизация производственного процесса

Цифровая имитация позволяет проверять операции обработки на станке с ЧПУ, действия роботов и траектории измерений с помощью координатно-измерительной машины до начала реального производства. Траектория движения инструмента, руки робота или щупа, заданные в плане процесса, визуализируются и оцениваются по результатам имитации. При имитации можно выявить и предотвратить потенциальные столкновения и другие ошибки. В качестве альтернативы можно автоматически определить траекторию движения без столкновений, тем самым избежав дорогостоящих повреждений, которые могут возникнуть в реальном процессе.

Помимо общей оценки процесса, оценка ключевых его элементов позволяет оптимально спланировать процесс. К ключевым элементам относятся закрепление детали, подача деталей, обработка компонентов и перемещения в процессе обработки.

Коллективная разработка

Виртуальная инженерия обеспечивает основу для коллективной разработки. Инженеры и конструкторы, работающие над одним и тем же проектом, могут легко делиться друг с другом данными о продукте в цифровом виде. Используя общие виртуальные среды, инженеры, находящиеся далеко друг от друга, могут совместно и одновременно изучать цифровой прототип. Они могут работать параллельно в контексте общих производственных требований. Кроме того, эти среды позволяют инженерам и конструкторам получить более глубокое представление о продукте, повысить его качество, сократить интервал до выхода продукта на рынок и с самого начала обеспечить правильность конструкции, снизив потребность в дорогостоящих переделках на более поздних стадиях процесса.

Аппаратура

Виртуальная инженерия — чисто программная технология, и поэтому сама по себе не требует какого-либо специального оборудования. Однако для взаимодействия с пользователем необходимо оборудование виртуальной реальности. Это оборудование включает в себя как устройства ввода, так и устройства вывода. Устройства вывода дают пользователю ощущения от виртуальной среды. Поскольку самый эффективный способ сенсорного восприятия — это зрение, главными компонентами систем виртуальной реальности являются устройства отображения. Эти устройства должны обеспечивать пользователю стереоскопи­ческий обзор.

Головной дисплей — это устройство отображения с полным погружением. Шлем полностью закрывает глаза и позволяет смотреть только прямо перед собой. Небольшой экран, смонтированный перед глазом пользо­вателя, дает стереоскопическое изображение. Прибор имеет встроенную сле­дящую систему, благодаря которой изображение на дисплее меняется при из­менении положения и ориентации головы пользователя.

Бинокулярные всенаправленные мониторы - это механическая версия головного дисплея. Они состоят из дисплейной коробки, которая сбалансирована по весу на многозвенной стреле. Пользователь смотрит на дисплей, а движение его головы отслеживается через систему механических звеньев. Основным преимуществом бинокулярных всенаправленных мониторов перед головными дисплеями является быстрое и точное слежение.

Дисплеи пространственного погружения. В дисплеях пространственного погружения используется панорамный видеоэкран, окружающий пользователя, так что пользователь чувствует себя погруженным в виртуальную среду. Дисплеи пространственного погружения обеспечивают большое поле зрения и свободу передвижения в виртуальной среде.

Шторные очки - это недорогое устройство отображения. Пользователь надевает устройство, напоминающее очки, которое попеременно закрывает обзор то одному, то другому глазу. Монитор или другое устройство отображения, синхронизированное с очками, имеет в два раза большую частоту обновления и попеременно показывает картинку для левого и для правого глаза. В результате на экране монитора пользователь видит стереоскопическое изображение. Данное устройство может использоваться вместе с выпус­каемыми в настоящий момент дисплеями, поэтому оно экономически выгодно. Однако оно обеспечивает недостаточное погружение для того, чтобы пользователь увидел реальную среду, так как поле зрения ограничено размерами монитора.

Устройство осязания дает ощущение физического прикосновения. Такое устройство позволяет пользователям почувствовать реальный объект через систему силовой обратной связи, создающую иллюзию работы с реальным материалом. Примером устройства осязания является джойстик с силовой обратной связью, через который пользователь ощущает силу реакции на рабочей руке. Более передовым типом устройства осязания является экзоскелет — сложная система механических звеньев, окружающая всю руку и палец, так что каждый палец и сустав независимо получают силовую обратную связь. Он объединяет в себе информационную перчатку и устройство осязания.

Следящие устройства используют электромагнитную, ультразвуковую, оптическую или механическую систему для определения положения и ориентации отслеживаемого объекта. Следящее устройство может быть встроено в головной дисплей для отслеживания направления взгляда и положения головы или в информационную перчатку — для отслеживания положения руки.

Информационная перчатка имеет на каждом суставе пальцев руки датчики, измеряющие изгиб пальца. Положение руки в целом определяется следящей системой, прикрепленной к перчатке. Обычно информация, получаемая с перчатки, преобразуется в виртуальной среде обратно в изображение, форма и положение которого динамически изменяются, следуя за движениями руки пользователя.