⑴ VR技術包括什麼
VR已不僅僅被關注於計算機圖象領域,它已涉及更廣的領域,如電視會議、網路技術和分布計算技術,並向分布式虛擬現實發展。
VR是Virtual Reality的縮寫,中文的意思就是虛擬現實,概念是在80年代初提出來的,其具體是指藉助計算機及最新感測器技術創造的一種嶄新的人機交互手段。
⑵ 虛擬技術在機械工程中是怎麼應用的
摘 要：通過對虛擬製造技術的詳細介紹，闡述了虛擬製造技術在現代機械設計領域中具有廣 闊的應用前景，其核心技術——機械虛擬樣機技術，從根本上改變了機械工程設計的傳統模 式，其廣泛應用前景，必將成為目前最具影響力的技術之一。
1 現代機械工程設計的特點
現代機械設計技術，充分利用了當今迅速發展起來的計算機技術、計算技術、應用數學和力學、電子學、測試和分析技術，使設計技術有可能從經驗的、靜止的和隨意性很大的傳統設 計，變為基於計算數據、知識工程或專家系統的、動態的現代設計。這需要充分收集、分析和檢索必要的信息，快速的數值運算和方案擇優，因而必然大規模地使用CAD技術和人工智 能技術、資料庫技術等。
2 虛擬製造——機械工程領域的虛擬現實
虛擬製造技術，是在虛擬環境下對計算機數據模型進行模擬分析的一項計算機輔助設計技術。利用虛擬製造技術，技術人員不必等待零件全部製造出來，可以建立零件的模型，對這 些模型進行虛擬裝配，並檢查零部件之間的裝配間隙和干涉，檢查裝配狀態，及時發現錯誤，若零件不符合要求，可以在計算機里方便地更改模型，並重新生成模型和自動更新相關的 零部件圖和裝配圖，從而實現設計、裝配和製造檢驗的協調統一。通過虛擬製造技術，可以縮短產品的開發周期，有利於提高產品的質量和可靠性，有利於降低產品開發成本，提高企 業的競爭力。
3 機械工程中的虛擬製造技術
3.1 虛擬產品開發
虛擬產品開發是通過計算機的「虛擬」環境完成建立產品的數字模型，用數字化形式來代替傳統的實物原形實驗，在數字狀態下進行靜態和動態的性能分析，然後再對原設計重新進行 組合或改進。虛擬產品開發就是利用計算機及工藝技術來開發與分析零部件，並在裝配、製造等全過程中使用有關信息。虛擬產品開發要求建立整個產品總體模型，而不局限於設計部 件或零件! 設計者需要了解零件如何製造和裝配，要求各專業人員按項目組織起來同時工作，而不是分開工作。在虛擬產品開發環境中，產品實際上只是一種數學模型，因此不但修改 方便，而且可以降低成本，壓縮設計時間，提高產品質量。而且即使對於復雜的產品，也只需製作一次最終的實物原形，使新產品開發一次獲得成功。
3.2 產品製造模擬
其構思是：在計算機上驗證產品的製造過程。工程師在計算機上建立設備和過程的數字模型，再與產品的數字原型結合，對製造過程進行全面模擬分析，優化產品的製造過程、工藝參 數、設備性能、車間布局等。它的目標並不是替代產品的製造物理過程，而是製造活動的一種驗證的工具，利用計算機模擬、多媒體、感測器等技術對成品生產活動和過程進行具有真 實性的模擬，在新產品投產之前就能預見所設計的產品性能、生產成本，並對其設計製造作出評估，具有試生產無可替代的優點。
模擬層該層根據設備模型、工件模型、數控程序等進行加工過程和檢測過程的模擬，實現對數控程序、加工參數的檢驗和加工精度、工件性能的預測，還有優化建議。
3.3 虛擬儀器測試
我們都知到傳統儀器的三大功能塊，即數據的採集與控制、數據的分析與處理、結果的輸出與顯示，都是以硬體的形式存在的。因此，傳統儀器開發維護費用高，技術更新周期長。而 虛擬儀器是在計算機平台上用戶根據自己的需求定義和設計儀器的測試功能，其實質是將傳統儀器硬體和最新計算機軟體技術充分結合起來以實現並擴展儀器的功能，與傳統儀器相比 ，虛擬儀器在智能化程度處理能力、性能價格比、可操作性等方面都具有明顯的技術優勢。
3.4 虛擬裝配
在生產過程中往往需要製造原型，而實際工作中機械產品的配合性和可裝配性是設計人員常易出現錯誤的地方，不可能一次性就將數千個零件正確地裝配在一起來滿足設計要求，因為 ，採用二維圖紙進行線性設計，無法預先發現設計造成的裝配干擾等問題。通常，一旦出現裝配干擾問題，往往不惜代價重新設計或者修改原型零件，導致零件的報廢和工期的延誤， 造成巨大的經濟損失和信譽損失。目前，利用虛擬裝配技術，在計算機上建立起如同真實樣機的直觀的立體可視化數字模型，使得在設計產品時就可以確定產品的所有物理性能，包括 重力、質量、剖面特性及重心等! 通過模擬裝配軟體，在虛擬環境下自動地對零件裝配情況進行干涉檢查，迅速地發現設計上的錯誤，並形象地顯示在設計者的面前，可以十分方便地 更改模型，並重新生成模型。 由於設計方案的更改工作是在加工裝配之前完成的，因此可以降低生產成本提高設計效率。
3.5 虛擬產品原型(機械虛擬樣機技術)
虛擬原型又稱數字原型，是物理原型的一種替換技術，是利用虛擬環境在可視化和可交互性方面的優勢，對產品幾何、功能等方面進行交互性建模與分析。虛擬產品原型能反映物理原 型的特徵，包括外觀、空間關系及運動學等方面，用戶可以從不同的角度、以及不同的比例觀察虛擬原型，還能夠通過操縱虛擬原型，對產品的功能進行定性的判斷。可用來快速評價 不同的設計方案，與物理原型相比較，虛擬原型生成的速度快，運用虛擬原型技術可以減少甚至取消物理原型的製作，從而加速新產品的開發過程。現在工程師頭戴頭盔顯示器，手系 位置感測手套，坐在司機座位上，就可接觸各種操縱裝置，當工程師作各種動作，虛擬原型就可以模擬出相應的動作，他就可以迅速地對所設計產品的優劣性作出判斷。
在機械工程設計過程中，應用計算機模擬技術，對零件的加工方法、工序順序、工裝的選用、工藝參數的選用，加工工藝性、裝配工藝性、配合件之間的配合性、連接件之間的連接性 、運動構件的運動性等均可建模模擬。建立數字化虛擬樣機，是一種嶄新的設計模式和管理體系。
機械虛擬樣機，是基於三維CAD的產物。三維CAD系統是造型工具，能支持「自頂向下」和「 自底向上」等設計方法，完成結構分析、裝配模擬及運動模擬等復雜設計過程，使設計更加符合實際設計過程。三維造型系統能方便地與CAE系統集成，進行模擬分析；能提供數控 加工所需的信息，如NC代碼，實現CAD／CAE／CAPP／CAM的集成。以SolidEdge、Solidworks 、UG等為設計平台，建立全參數化三維實體模型。在此基礎上，對關鍵零件進行有限元分析以及對整機或部件的運動模擬。通過數字化虛擬樣機的建立、實施，幫助企業建立起一套基 於三維CAD的產品開發體系，實現設計模式的轉變，加快產品推向市場的周期。
3.6 虛擬工廠
利用計算機、模擬、系統建模、圖像生成與顯示等技術，在對工廠的每個生產環節都非常了解的基礎上，根據工廠的規模、產品的性質和種類，以及生產效率等，建立相應的模型，進 行虛擬現實研究，分析真實工廠或將要建成工廠的生產情況，提供具體的數據，真實反映工廠生產的每個環節，最終反映該廠的生產全貌。
3.7 虛擬企業
虛擬企業是開發新產品的一種最快的途徑，它是通過信息集成並採取有效的管理措施充分發揮資源的總體效益，是從不同的公司選擇合適的現有資源（包括人力資源和設備資源）， 經合並後組成的，是一種沒有圍牆、超越空間、通過信息高速公路聯系和統一指揮的經營實體。
4 虛擬技術在機械工程中的優勢
4．1 具有強大的通用性和很強的復雜問題處理能力
虛擬技術，是在分析力學和多體動力學的研究基礎上發展起來的，其目的就是為了能夠實現對復雜機械繫統的自動建模。因此，多數虛擬樣機技術軟體採用的是帶約束乘子的微分 ——代數混合方程。其核心是令每個構件都具有6個自由度，然後用約束方程對多餘的自由度加 以限制。這樣的好處是能夠具有較好的通用性，對於不同類型的機構都可以方便建模。虛擬 樣機技術考慮了機械繫統中的詳細環節，比如構件的彈性、接觸、摩擦和控制等。
4．2 使機械繫統建模更加方便
對於傳統的機械繫統建模，我們必須首先進行運動分析，然後根據運動分析的結果進行動力分析，這中間需要大量的圖形分析和公式推導。這個過程不但繁瑣復雜，而且非常容易出錯 ，設計人員需要花費大量的時間和精力，保證建模過程的准確性。使用虛擬樣機技術，設計人員的工作只是給出機械的構成和連接形式，以及構件的物理參數，後面的建模和求解都是 由計算機來完成的。這樣大大減輕了設計人員的負擔，提高了效率。
4．3 軟體具有強大的後期處理功能
傳統分析方法，得到的是大量的數據，對於這些結果的了解，需要豐富的理論知識和經驗。對於包含空間機構的機械更是如此。而虛擬樣機技術軟體，提供了很多結果的可視化技術、 曲線、圖形和動畫功能，可以使設計人員直觀地看到其性能和運動效果。
5 結束語
虛擬製造技術，將從根本上改變現代機械工程設計領域中設計、試制、修改設計、規模生產的傳統製造模式。在產品真正制出之前，首先在虛擬製造環境中生成軟產品原型，代替傳統 的硬樣品進行試驗，對其性能和可製造性進行預測和評價，從而縮短產品的設計與製造周期，降低產品的開發成本，提高系統快速響應市場變化的能力。它的廣泛應用前景，必將使之 成為目前最具影響力的技術之一。