農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造智能設(shè)計技術(shù)應(yīng)用

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摘要：智能設(shè)計技術(shù)是一種新興的技術(shù)形態(tài)，被逐漸應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造領(lǐng)域，體現(xiàn)出了良好的效益和發(fā)展勢頭。文章詳細分析了智能設(shè)計技術(shù)，重點闡述了CAD智能建模技術(shù)、知識工程智能技術(shù)和虛擬現(xiàn)實智能驗證技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中的應(yīng)用理論和典型案例，展望了智能設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)計技術(shù)；農(nóng)業(yè)機械研發(fā)；應(yīng)用探討

1智能設(shè)計技術(shù)概述

智能設(shè)計技術(shù)是近年來逐漸興起的技術(shù)類型，它在傳統(tǒng)研發(fā)設(shè)計的基礎(chǔ)上，融入了大數(shù)據(jù)、智能制造、虛擬現(xiàn)實、智能建模、知識工程等技術(shù)形態(tài)，并根據(jù)行業(yè)設(shè)計研發(fā)的需求，形成適配于行業(yè)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的一種全新技術(shù)形態(tài)[1]。換句話說，智能設(shè)計技術(shù)雖然基于智能制造、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)范疇，但在不同行業(yè)的應(yīng)用中卻體現(xiàn)出了差異性。本文主要探討農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中智能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造行業(yè)的具體情況，重點探討了CAD智能建模技術(shù)、知識工程智能技術(shù)和虛擬現(xiàn)實智能驗證技術(shù)三種智能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用。

2農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中智能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用

2.1CAD智能建模技術(shù)及應(yīng)用

傳統(tǒng)的CAD設(shè)計技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械制造領(lǐng)域，能夠輔助農(nóng)機產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)和三維仿真等設(shè)計工作，但在產(chǎn)品設(shè)計知識的高效利用領(lǐng)域體現(xiàn)了諸多問題，例如：傳統(tǒng)CAD技術(shù)能夠解決農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品研發(fā)的結(jié)構(gòu)性問題，但在建模設(shè)計知識與建模生成的融合上，存在靈活性、適應(yīng)性和移植性不強的弊端?；谥R的CAD智能建模技術(shù)能夠較好地攻克這一難題，該技術(shù)以智能化設(shè)計為基礎(chǔ)，涵蓋CAD建模標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、材料特性、裝配語義、建模融合等新的技術(shù)形態(tài)，在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中的應(yīng)用體現(xiàn)出了新的價值。國內(nèi)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)最新研發(fā)了一種基于CAD智能建模技術(shù)的農(nóng)機產(chǎn)品制造模型特征提取方法，該方法將三維小波變換和CAD智能建模技術(shù)融合在一起，構(gòu)建了農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計ESB通用智能模型庫，技術(shù)人員在設(shè)計農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品時，可以從智能模型庫中直接調(diào)取通用的設(shè)備模型，并運用三維小波變換進行智能分析，得到匹配性能最佳的產(chǎn)品模型，大大提升了大型復(fù)雜農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品研發(fā)制造的效率和建模仿真的準(zhǔn)確性[2]。

2.2知識工程智能技術(shù)及應(yīng)用

知識工程智能技術(shù)源于專家系統(tǒng)的研究分支，貫穿于整個智能設(shè)計和制造領(lǐng)域，它以知識設(shè)計內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過科學(xué)的表示、獲取和推理過程，獲得制造產(chǎn)品的最佳研發(fā)方案。以知識推理智能技術(shù)為例，它根據(jù)待制造產(chǎn)品的設(shè)計需求，從已知的知識判斷得出新的設(shè)計思維方案，通過基于規(guī)則、實例和模型的推理過程，完成制造產(chǎn)品的智能設(shè)計過程。近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品功能和性能的多元化發(fā)展，設(shè)計一款農(nóng)機產(chǎn)品所需的知識系統(tǒng)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)單一的設(shè)計推理模式難以滿足產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)需求，采用集成的多推理知識工程智能技術(shù)能夠更好地解決現(xiàn)代農(nóng)機產(chǎn)品研發(fā)面臨的這一問題。例如：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種基于知識工程的快速設(shè)計推理方法，該方法以相似度匹配算法為核心，能夠?qū)β膸绞斋@機傳動系的機械構(gòu)件進行快速推理，有效地縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期，提升了產(chǎn)品的設(shè)計智能性[3]。

2.3虛擬現(xiàn)實智能驗證技術(shù)及應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且設(shè)計困難的大型農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品研發(fā)起到很好的輔助作用，研發(fā)人員運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外觀和進行的仿真建模，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中構(gòu)建真實感很強的運作場景，完成對研發(fā)農(nóng)機產(chǎn)品的仿真運行。近年來，在傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新的虛擬現(xiàn)實智能驗證技術(shù)被逐漸應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中，該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的所有功能，還能夠?qū)Ψ抡娴男ЧM行智能驗證，驗證的效果與產(chǎn)品開發(fā)出的實際使用效果無限接近。例如：中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院采用虛擬現(xiàn)實智能驗證技術(shù)，開發(fā)了基于視景仿真的聯(lián)合收獲機虛擬研發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實情境下建立聯(lián)合收獲機輪胎模型，并對聯(lián)合收獲機作業(yè)過程進行虛擬受力分析，進一步通過對收獲機運行時周邊環(huán)境如農(nóng)田、樹木、草地等地表環(huán)境的虛擬建模和仿真，在VegaPrime中設(shè)計運動路徑，實現(xiàn)了聯(lián)合收獲機作業(yè)的3D視景仿真和作業(yè)效果測定，結(jié)果表明：虛擬環(huán)境下的仿真測定結(jié)果與后期開發(fā)的聯(lián)合收獲機運行效果誤差率小于1%[4]。

3結(jié)語

綜上所述，智能設(shè)計作為一種新生的技術(shù)形態(tài)，在農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造中的應(yīng)用仍處于探索和初步嘗試階段，在未來的發(fā)展中將朝以用戶需求為導(dǎo)向的個性化設(shè)計、以知識為重用的產(chǎn)品建模設(shè)計和以分布式計算為支撐的協(xié)同管理設(shè)計方向發(fā)展，對農(nóng)業(yè)機械研發(fā)制造的輔助支撐作用也將越來越大。

參考文獻：

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[2]劉洪豪，趙秀艷，張開興，等.基于三維小波變換的農(nóng)機CAD模型特征提取與評價方法[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018，49(S1)：338-346+274.

[3]宋正河，畢淑琴，金曉萍，等.履帶式收獲機械傳動系快速設(shè)計推理方法[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，44(S2)：268-272.

[4]楊方飛，閻楚良.基于視景仿真的聯(lián)合收獲機虛擬試驗技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2011，42(1)：79-83.

作者：周志博 王豐 單位：江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院