虚拟制造技术在高速摄影机研制中的应用

    0 引言

    高速摄影机的应用日见广泛,性能要求也越来越高,特别是对摄影频率和画幅稳定性的要求,带来了一系列新的研究问题[1]。

    高速摄影机生产属小批量多品种生产方式,对快速响应有较高的要求,传统的制造模式已经不能满足商品经济环境下市场竞争的需求[1]。

    虚拟制造技术作为近几年来出现的先进制造技术之一,是制造技术与仿真技术相结合的产物[2]1与实际制造相比较,虚拟制造系统基本上不消耗资源和能量,产品与制造环境是虚拟模型,在计算机上对虚拟模型进行产品设计、制造、测试[3]。

    该技术突破了传统制造模式的框架,其虚拟环境下的产品设计更加强调在产品加工前产品设计的高度可行性和可靠性,使产品制造的方法、途径、效果、组织方式发生了重大变化,可以把以前隔离开来的设计、生产、实验、修改设计等环节在虚拟环境的条件下联系起来,在极短的时间内完成高速摄影机虚拟产品零件的设计与装配,构造出高速摄影机原型,并用虚拟原型替系统的硬件样机进行实验分析,从而对高速摄影机性能和可制造性进行评价,这大大缩短了高速摄影机的设计、研制周期,降低了开发成本,使高速摄影机一次设计制造成功成为可能。

    1 虚拟制造技术在高速摄影机研制中的应用实例

    1.1 实例简介

    70 mm间歇式同步高速摄影机是目前我国研制的画幅最宽的新一代高速摄影机,它具有精度高、速度快、机动灵活等特点和拍摄的胶片画幅大、信息量多等优点,目前,国内尚没有任何其他单位开展这方面的研制工作1该设备研制难度大,特别是对制造过程中的加工和调试提出了更高的要求1因此,对70 mm间歇式高速摄影机进行虚拟制造和仿真就显得尤为重要和必要。

    1.2 虚拟制造环境构造

    产品的虚拟制造需要一个对数字化模型进行集成的建模和仿真环境,提供与现实制造过程一一对应的模型化映射和仿真1没有产品设计CAD软件,就不能支撑虚拟产品设计、装配与检测;没有管理软件平台,就不能对虚拟产品模型及数据信息进行存储和管理;没有仿真软件,就无法实现虚拟原型样机运动学分析与仿真1所以,工具软件是虚拟制造技术中最重要的支撑工具1经过反复分析与比较,选用三维参数化特征造型机械CAD软件)))MDT(Mechanical Desktop)支持摄影机产品的虚拟设计与装配;选用产品数据管理软件Supersky-Master2000对摄影机产品模型库与产品信息库进行维护与管理,选用仿真系统分析软件WorkingModal 4D完成摄影机虚拟产品样机的运动特性分析与工作状态仿真。