戴峻

摘 要：隨著汽車開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)得到了汽車企業(yè)的廣泛應(yīng)用，虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)縮短了汽車開(kāi)發(fā)所用的時(shí)間，而且從整體上提高了汽車的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，隨著汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)還可能滿足人們個(gè)性化的要求。文章將討論分析虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽車開(kāi)發(fā)；虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)；個(gè)性化需求

虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)在得到眾多汽車企業(yè)重視和應(yīng)用的同時(shí)，人們也開(kāi)始探索虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)能否進(jìn)一步取得實(shí)質(zhì)性突破，即隨著虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)不斷的發(fā)展，當(dāng)虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展一定水平時(shí)，顧客能不能直接參與汽車的設(shè)計(jì)，來(lái)滿足一些個(gè)性化的需求；如今的實(shí)物試驗(yàn)?zāi)芊癖粩?shù)字化試驗(yàn)代替。

1 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的功能特點(diǎn)

虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)能夠把所要研究的事物放置在虛擬環(huán)境當(dāng)中，虛擬環(huán)境根據(jù)人們的控制和指示把產(chǎn)品的構(gòu)思從三個(gè)維度上向人們展示產(chǎn)品的效果，通過(guò)不同的操控，設(shè)計(jì)人員能夠收集到較為全面的信息和數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)和信息，設(shè)計(jì)人員可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)劣勢(shì)，雖然虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的研發(fā)一般成本都比較大，但是投入使用之后，能夠幫助企業(yè)節(jié)約成本，而且也能夠保證測(cè)試結(jié)果的精確性。虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的功能特點(diǎn)可以歸納為如下幾點(diǎn)：一是虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行直觀的觀察和感受，并且客戶也可以參與到這個(gè)過(guò)程當(dāng)中去；二是在試驗(yàn)過(guò)程中，人可以直接參與試驗(yàn)；三是虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)和維修效率；四是虛擬設(shè)計(jì)過(guò)程能夠節(jié)省產(chǎn)品或樣件的使用；五是汽車企業(yè)能夠在虛擬系統(tǒng)中檢驗(yàn)虛擬產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行完善和改進(jìn)。

2 汽車中的虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)

2.1 虛擬油泥建模

傳統(tǒng)的建模方式主要依賴于計(jì)算機(jī)輔助造型或計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，這種建模方式下，人們能夠觸碰和感受到的只有鼠標(biāo)和鍵盤等，不能給人們豐富的視覺(jué)或觸覺(jué)上的體驗(yàn)。很多設(shè)計(jì)師都認(rèn)為計(jì)算機(jī)輔助造型或計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)雖然能夠幫助設(shè)計(jì)師或其他工作人員進(jìn)行后期的修改、計(jì)算和細(xì)化，但是計(jì)算機(jī)輔助造型或計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在初始的設(shè)計(jì)階段，不能很好地激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)作靈感。虛擬油泥建模能夠在初期設(shè)計(jì)階段幫助設(shè)計(jì)師找到創(chuàng)作靈感，同時(shí)虛擬油泥建模能夠讓設(shè)計(jì)師親身進(jìn)行刮、削、掃等工作，能夠給設(shè)計(jì)師們豐富的觸覺(jué)感受，而且設(shè)計(jì)師們能夠直接看到效果，所以虛擬油泥建模方式得到了很多設(shè)計(jì)師的青睞。

2.2 虛擬概念車的總體評(píng)價(jià)

在完全利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行汽車的設(shè)計(jì)時(shí)，利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖像評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的好壞具有兩個(gè)方面的缺陷：一方面，在圖像上的汽車雖然是按照比例進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是與汽車的真實(shí)尺寸并不相同，有時(shí)不能夠讓人們正確的感受出汽車的大小，按照這樣的設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)的汽車很可能不符合人們需求；另一方面，圖像中的汽車不能讓人們直觀地感受到汽車的特點(diǎn)和魅力。而虛擬概念車則能夠較好地解決這兩個(gè)問(wèn)題，在虛擬系統(tǒng)中，虛擬汽車能夠讓人們看到汽車的動(dòng)態(tài)效果，進(jìn)而做出更加科學(xué)的評(píng)價(jià)。

2.3 汽車車身室內(nèi)的虛擬人體工程學(xué)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)

隨著汽車的普及程度越來(lái)越高，人們?cè)絹?lái)越懂車，而且更加重視駕駛員與乘員的舒適度，為了研究更加舒適的汽車，汽車車身室內(nèi)的虛擬人體工程學(xué)設(shè)計(jì)能夠更好地滿足用戶和汽車企業(yè)的一致需求，利用汽車車身室內(nèi)的虛擬人體工程學(xué)設(shè)計(jì)能夠結(jié)合人體對(duì)舒適度的需求以及習(xí)慣進(jìn)行測(cè)度。德國(guó)一名開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)出的人體工程學(xué)模型系統(tǒng)，可以客觀地評(píng)價(jià)汽車車身的設(shè)計(jì)是否符合人們對(duì)舒適度的要求。把人體工程學(xué)模型系統(tǒng)放入虛擬環(huán)境中，人們就可以通過(guò)控制一個(gè)虛擬人來(lái)完成車身人體工程學(xué)的測(cè)度，在試驗(yàn)過(guò)程中，人們可以任意選擇姿勢(shì)和視點(diǎn)，讓這個(gè)虛擬人去完成，通過(guò)這種不同姿勢(shì)和不同視點(diǎn)的試驗(yàn)，最終測(cè)試出汽車車身的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)是否合理。

2.4 虛擬風(fēng)洞技術(shù)

傳統(tǒng)的風(fēng)洞試驗(yàn)都是利用煙霧器幫助人們觀察到車身在氣體作用下的變化情況，在進(jìn)行傳統(tǒng)的風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，只把實(shí)車的四分之一放入試驗(yàn)場(chǎng)，模型與實(shí)車的大小不一樣，所以試驗(yàn)不能完全模擬真實(shí)的情況，試驗(yàn)結(jié)果也就不是特別準(zhǔn)確，加之人們不能靠近試驗(yàn)，所以這也造成了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的偏差。虛擬風(fēng)洞不僅展現(xiàn)了真實(shí)的發(fā)生環(huán)境，而且能夠讓用戶感受模擬風(fēng)洞的效果。模擬風(fēng)洞能夠幫助設(shè)計(jì)師搜集不同方向的比較精準(zhǔn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 汽車碰撞虛擬仿真

人們對(duì)于汽車的安全性能要求比較高，所以在過(guò)去為了檢驗(yàn)汽車的抗碰擊能力通常都是利用真實(shí)的新車進(jìn)行撞擊，然后根據(jù)撞擊的結(jié)果進(jìn)一步改善汽車的安全性能，這種測(cè)試方法不僅需要讓新車進(jìn)行撞擊，成本高昂，而且這樣的撞擊不能夠完全測(cè)試出汽車安全性能存在缺陷的地方，導(dǎo)致所作出的修改方案只是片面的改善汽車安全性能。而模擬仿真系統(tǒng)能夠讓人們?nèi)娴胤治銎嚺鲎埠蟮慕Y(jié)果，找出改進(jìn)方案，而且在經(jīng)過(guò)模擬撞擊之后不用浪費(fèi)很多的新車，有減少了測(cè)試的成本。

2.6 汽車整車性能的虛擬仿真

傳統(tǒng)的CAE在整車仿真應(yīng)用中的主要缺陷是不能夠利用數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)汽車在運(yùn)行過(guò)程中的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境和復(fù)雜的駕駛員感受，但是汽車整車性能的模擬仿真能夠解決CAE不缺陷，汽車整車性能的虛擬仿真系統(tǒng)能夠讓真實(shí)的駕駛?cè)藛T在虛擬的環(huán)境中仿真駕駛。國(guó)際上的很多發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車公司都進(jìn)行過(guò)汽車整車性能的虛擬開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的研究，如美國(guó)通用汽車公司、德國(guó)BENZ公司、瑞典國(guó)家交通研究所等。我國(guó)也已經(jīng)建成了汽車整車性能模擬仿真系統(tǒng)，我國(guó)的汽車整車性能模擬仿真系統(tǒng)目前在世界上排名第二，該套系統(tǒng)包括了運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)、聲響模擬系統(tǒng)、視景模擬系統(tǒng)、觸感模擬系統(tǒng)、模擬艙以及中央控制臺(tái)。駕駛員在進(jìn)行仿真駕駛時(shí)，汽車的運(yùn)行狀況由數(shù)學(xué)模型表達(dá)出來(lái)，而汽車的聲響以及駕駛員的感受等都是由根據(jù)29個(gè)數(shù)學(xué)模型和告訴計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)展現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽車企業(yè)采用先進(jìn)的虛擬開(kāi)發(fā)技術(shù)不僅能夠提高設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維修的效率，而且從某種程度上來(lái)說(shuō)還降低了企業(yè)運(yùn)行成本，目前已經(jīng)研發(fā)出的模擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)幫助汽車企業(yè)和一些用戶成功地完成了對(duì)汽車產(chǎn)品功能、外形等方面的檢驗(yàn)，在模擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，人們還應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行研究和創(chuàng)新。

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