翻译2虚拟维修在飞机设计上的应用研究.docVIP

虚拟维修在飞机设计上的应用研究 摘要 - 虚拟维修技术的应用可以尽可能早地发现产品在维修性设计上的问题，保证了质量和降低生命周期成本。所以它对于复杂设备的设计非常重要，如飞机。针对飞机维修的请求设计，本文比较两种虚拟维修模式，非身临其境虚拟维修和沉浸式虚拟维修。那么虚拟维修方案介绍，包括信息模型，模拟过程和合适的方法进行维修分析，核实和评价。基于DELMIA和虚拟维修的基环境集成了CAD，实现更全面地应用这两种虚拟维修模式，覆盖在每个单独方法的不足和提高虚拟维修的效率。 关键词：虚拟维修;可维护性;飞机设计;信息模型;虚拟人;限制 I 介绍 可维护性是复杂系统最重要的素质之一，例如飞机的特性。此外，它是主要的必要因素之一，不仅构成其体系的有效性，也影响生活周期成本[1]。用传统方法，可维护性分析，验证和评价不能实现，直到物理原型已经开发，因此在产品设计上的问题不能及时找到。有时，这些缺点只有在产品投入使用后才能被检测出，那时它已经很难修改设计[2]。虚拟维修提供了一个强大的工具，解决维修性设计，它能够极大地提高效率，并降低了设计的费用和日后的维护。 虚拟维修是一项新技术。在信息技术和虚拟现实的帮助下，虚拟维修实现了维修流程，通过数字实物模型和虚拟人类实现互动操作模拟。虚拟维修在维修设计和飞机分析上的好处可以概括在以下几个方面：（1）产品结构设计不合理的地方可在维护期间被发现；（2）可以通过虚拟仿真来实现和合作设计者更好的沟通，克服在产品维修过程中来自不适当的维修工艺标准的障碍；（3）通过在虚拟环境中运营，飞机维修工人可以找到的维护状态的问题和维护流程，并能及时地向设计者反馈它们的意见。 许多研究者已经完成虚拟维修。例如，在德国弗劳恩霍夫研究所一直开展大量的有关虚拟的研究装配/维修。所取得的成就中都使用了验证和确认宝马汽车装配和维修，和它的维修培训[3，4]。在F-16飞机战术系统的项目中，洛克希德·马丁公司第一次引入了基于计算机的实体模型（COMOK），减少了昂贵的物理样机它能够一步步建立几个F-16项目。此外，虚拟模拟平台DELMIA在洛克希德·马丁公司的JSF流程武器项目中被用于模拟发动机拆卸和装载[5,6]。在国内，许多设计组织已经在虚拟维护研究领域中开发并且实现初步应用[7，8，9]。根据已有的研究和应用，虚拟维护可分为两种：身临其境模式和非沉浸式模式。每种模式都有一定的优势和缺点。这两个相合的应用模式可以解决在维修性设计的问题和更好地分析飞机的设计。 在本文中，这两个虚拟维修模式从几个不同的方面进行比较：应用范围，虚拟维修的场景和可维护性分析。对每个方案的优缺点进行了分析并给出两种方案的信息模型。一为维修性设计和分析溶液提供的，它集成了非身临其境的逼真计划。最后，我们的计划是通过实例验证在飞机前机身上的虚拟维修。 II 虚拟维修模式分析 在这部分中，两个虚拟维修模式的比较是在几个不同的方面进行：范围应用 程序，虚拟维修现场和可维护性分析。 应用范围 非身临其境式和沉浸式模式在应用范围之间存在许多分歧。 非身临其境模式 在保持模拟中非沉浸式模式的优点如下： a）在复杂保养尤其是涉及到许多工人因为在完整的维护过程进行大场景模拟中非身临其境的模式具有优势。在整个维修过程中不同的工人和不同种类的工具和暂时设备采用不同的手势和动作，利用虚拟设备模拟这样一个大而复杂的场景是非常困难的。 b）在一些特殊的环境下劳动者有权采取特殊的手势和动作完成操作。但是，用虚拟设备来模拟这些手势和动作是不可能的，比如爬上梯子和进入检修盖。 c）无电缆的限制，虚拟人可任意移动。在同一时间，模拟中可视范围被给出。运营商可以通过透视改变从各个视点观察维修过程并且维护过程可以在宏观的角度进行分析。 2）沉浸模式 沉浸模式也有许多优点，概括为： a）空间感知和沉浸感知能力通过虚拟显示提供，这使所提供的运营商感到维护流程更加实在。进而，使虚拟维修效率提高和操作故障减少。 b）通过数据手套提供的互动能力，运营商可以获得维修操作和过程真实的感受。通过虚拟运营环境，设计人员可以直观地分析维修指数如舒适度，在模拟过程中访问或操作空间，并达到更准确的结果而告终。 B.虚拟维修场景 通过虚拟的合理分配维持人类和相应的资源，虚拟维修可以满足实际维护仿真的要求。其中的虚拟维修现场的因素，造型DMU，工具和其他资源被执行CAD软件。因此，只有虚拟人体模型在本节进行了讨论。 人体模型包括两个方面：几何建模和物理建模。几何造型可以用于根据实际尺寸来调节身体尺寸的维护人员。同时，物理建模主要包括关节运动，运动自由和它的约束。通过良好的虚拟人造型，维护人员的操作是真正的模拟，这保留的模拟结果是正确的。两个虚拟维修模式之间的差异