当前虚拟技术在农业机械中的应用分析

2017-02-24山东省临沂市费县农机局马庄镇农机站廉士岭

河北农机 2017年1期

山东省临沂市费县农机局马庄镇农机站廉士岭

当前虚拟技术在农业机械中的应用分析

山东省临沂市费县农机局马庄镇农机站廉士岭

科学技术的迅猛发展和电子计算机的普及应用，材料、工艺、技术、设计与理论方法的不断变革与发展，使得农业机械的更新换代周期日愈缩短。近年来，虚拟技术快速发展，因其具有有效缩短产品开发周期、控制产品成本、提高产品的竞争力和企业经济效益等特点，逐渐得到了研究机构和企业的高度重视。在农业机械生产企业向集成化、信息化和智能化发展的今天，发挥着愈来愈重要的作用。本文结合虚拟技术的内涵，分析了虚拟技术在当前农业机械中的应用与发展前景。

虚拟技术；农业机械；应用分析；发展前景

1 虚拟技术简介

1.1 虚拟技术概念

虚拟技术通常是指通过仿真的方式，给用户创造一个三维世界，使其能够反映实体的对象变化和相互作用，在头盔显示器和数据手套等相关的辅助传感设备的帮助下，形成一个可以观察并且可以与所创造的三维世界进行交互的三维平面，这样，用户就可以直接参与和探索对象在所处环境中的变化以及作用，并获得相应的看似真实的体验。

1.2 虚拟技术主要特点

现在虚拟技术的发展，汇集了计算机科学、多媒体技术和图像处理与模式的识别技术、传感器技术、人工智能技术、人机工程学、行为研究和心理学、语音处理与音响技术等多项现代科学技术，是这些技术的集成和渗透。因此虚拟技术的主要特点有：动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、多种系统集成技术。

2 当前虚拟技术在农业机械中的应用分析

虚拟产品的设计与开发技术是建立在一定基础之上的，即计算机完成产品开发过程基础。它是在虚拟环境条件下，对产品进行构思设计、制造以及测试分析。当前虚拟技术在农业机械中的应用主要表现在以下几方面。

2.1 农业机械产品的外形设计

传统的农业机械产品的外形设计要在实体原型基础上进行多次修改和测评，浪费人力、物力资源。采用虚拟技术对农机产品进行外形设计，可以通过三维设计软件如CATIA等进行产品外形的模型设计，这样可以随时进行修改评测，而且确定方案之后的建模数据可以用于一些机床工具的设计加工。

2.2 产品的动力学仿真

与传统的农业机械产品生产过程不同，采用虚拟技术，在农机产品的设计阶段就可以展示出产品的相关行为，将产品的性能动态地表现出来，从而解决工作过程中各运动构件的协调关系、可能的运动干涉检查以及产品的动力学性能和强度刚度等问题。

2.3 生产过程中的仿真和优化

通过虚拟技术，可以尽可能地避免在复杂产品布局设计中的不合理现象。此外，机械产品的加工工厂和车间的机器布置、相关管道铺设以及物流系统等都需要虚拟技术的支持和帮助。

针对产品的设计合理性、可加工性、机床的工艺参数选择以及产品加工过程中可能会出现的加工缺陷等问题，可以通过虚拟技术进行相关的仿真和分析处理。此外，我们可以通过虚拟技术合理规划生产过程，合理地配置人力资源与制造资源，这样可以缩短生产周期，降低生产成本。

2.4 农业机械的模拟装配

在农业机械产品的制造过程中，机械零件的装配性是设计人员容易出错的地方，使用传统的方法只能到装配阶段才能发现错误，致使零件报废和工期延误，从而造成极大的损失。采用虚拟技术就可以在农业机械产品的设计阶段发现问题，验证可行性，进而缩短产品的生产周期，保证设计的正确性。

2.5 产品的性能检测

对所要设计的农业机械产品进行三维的立体建模，然后通过专业的分析软件如ANSYS等将模型放置于虚拟环境下，进行相关的结构分析、应力分析、动力学分析以及变形分析，模拟出实际情况，分析出现的问题，提高一次试验的成功率。虚拟技术与仪器技术的结合，可以推动农业机械产品的自动检测和自动控制、农产品的自动检测和分级以及生物信息自动检测等技术的飞速发展。

3 虚拟技术在农业机械中的发展状况和应用前景

面对全球化经济趋势的进一步加强，工业发达的国家纷纷将先进技术作为提高产业竞争力和增强国力的保证，因此较早地对虚拟技术进行了不同程度的研究，设立了许多重点研究实验室。国内由于虚拟技术出现较晚，因此研究机构较少，总体发展水平与发达国家存在一定的差距。

目前农业生产中存在着众多种类的机械设备，而且随着科学技术的发展，农业的生产领域在不断地扩大，相应的生产工艺也不断地经历着变革和发展。可见，农业机械产品具有多样性的特点，而且农机市场也具有复杂多变性。此外，农业机械在工作条件上具有随机性，在结构上具有复杂性。因此，农业机械方面的新技术发展是必然的趋势。

应用虚拟技术研究开发农业机械产品，采用计算机技术仿真和虚拟现实的手段，通过计算机群组的协同工作完成产品的设计规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业的管理控制等产品制造过程，对于减少产品开发盲目性、缩短产品开发周期、降低生产成本、提高产品性能、增强产品可靠性、延长产品寿命以及增强生产过程中的决策能力具有极其重要的意义。