虚拟测试系统的建立及应用

0、引言

      测试技术在制造业中所涉及领域的普遍意义已成为常识。在新材料研制、制造过程自动化、特种制造技术、智能化系统及机电一体产品的实现中，在设备服役时的各种功能实现和发挥中，测试技术起到了越来越重要的作用；在测试领域的虚拟现实应用方面，诸如计算机视觉、力学、触觉、动感等电子装置（如头部跟踪器、数据手套、数据衣等）的成功开发，以及以虚拟仪器和VXI技术为代表的新测试系统技术的发展，使测试技术成为具有多学科交叉特征的独立领域，计算机技术使测试系统从硬件向软件化发展。
     虚拟制造技术（VM）作为一种新的制造战略，涉及到产品的虚拟设计、虚拟加工、虚拟装配和性能虚拟检测等各方面。在各自独立的研究范围内，上述方面都取得了一定的进展。如何借鉴传统制造业的发展经验，结合测试技术的计算机应用成果，使虚拟制造技术各层面更好的融合，有助于产品的开发和生产，是值得探索的问题。
 
     1、虚拟测试系统建立的必要性 
     虚拟制造技术，又称拟实制造技术，是在计算机飞速发展的前提下，从虚拟外观设计，运动仿真等方面率先突破而提出来的制造战略。由于设计、制造和装配等领域存在不同的影响因素，因此各领域发展不平衡。一般而言，虚拟制造技术首先建立合理的虚拟制造系统，选取合理的虚拟制造对象，针对各种虚拟制造环境下的虚拟制造和虚拟使用信息，进行各种仿真，包括可视化工程分析；对实际制造和性能测试中存在的大量测试信息进行分析，修改虚拟设计和虚拟制造有关参数，得到制造工艺性好及合乎使用要求的产品。
     虚拟现实（VR）从流行的图形操作界面、优秀的三维游戏等传统人机交互界面发展到人的主观全面投入的新型交互界面，虚拟仪器（VI）使仪器硬件向软件化的发展，使人们认识到：虚拟制造技术所具有的宏观和微观的虚拟现实的特征，使其发展应在计算机辅助下遵循实际设计、制造、装配和使用的规律，即在虚拟制造技术中建立虚拟测试系统（VT）。虚拟制造技术发展的一个客观的原因是产品的使用总滞后于制造，而制造又滞后于设计，而设计中人的主观性与制造和使用中各种客观条件存在着不相吻合的地方。如：产品设计包括零件材料选用、零件结构设计、零件加工和装配等方面，需要考虑材料的力学性能、产品零件的动、静力学性能、热性能、电性能等因素；产品或零件的性能是由各阶段的测试过程识别基本参数信息，并及时反馈、控制来保证的。进入虚拟制造领域，就必须在虚拟制造各阶段的虚拟测试中识别虚拟测试基本参数信息（这种虚拟测试基本参数信息必须具有在计算机环境下、虚拟制造各阶段通用的特征），这样才能使虚拟制造技术真正为产品的开发、生产和使用服务。特别是在设计过程中，考虑技术性、经济性等方面的原因，比如新产品的开发采用了新材料、新结构等，诸多的变量，使产品设计从刚开始就只能是相对优化的。因此，从底部建立虚拟测试系统，使材料、零件、产品在虚拟制造环境下，具有符合实际工况的、贯穿虚拟设计、虚拟加工、虚拟装配和虚拟使用性能的虚拟测试信息就更有必要。