全三维数字化协同设计思路剖析--主导科技Q&A

智能制造IM 2023-06-21 20:00





上期,刘加林老师为大家分享了轨道交通领域检测装置的设计思路。文章发出后,网友们留言提出了很多关于工业装备领域构建产品数字化虚拟样机的问题本期,刘加林老师为大家答疑解惑剖析「轨道交通智能装备」的全三维数字化协同设计方法。
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             



贵公司所聚焦的轨道交通检测产品体系,相较于一般装备制造业而言有哪些特点?从技术应用层面看,你们是如何通过智能化技术提升检测结果精度的?

高铁作为人们普遍的出行方式,安全性一直是大家关心的问题。我们主导科技目前的产品主要聚集在高速动车组的安全运行保障检测装置。作为一种复杂的检测装置,动车组安全运行保障检测装置涉及到多种学科、多种技术的交叉应用,包括光学图像检测技术、无损检测技术、人工智能及大数据分析技术等。


以我们代表性的装备产品:动车组轮对、受电弓及走行部检测装置为例,它可以进行车载检测、正线监测、日常动态检测、定期在线检测、定期落轮检测等,为高铁的安全出行构筑五层综合保障体系。换句话说,主导科技可以为动车组关键部件的全生命周期安全质量控制提供智能化解决方案,全方位保障动车组运行安全。


图. 主导科技检测产品系列


以我们安装在铁路列车运行线路上的TADS滚动轴承故障轨边声学诊断系统为例,在研发过程中采用了先进的轨边声学跟踪等技术,对各型铁路列车滚动轴承外圈、内圈和滚动体的裂纹、剥离、磨损及腐蚀等技术及智能识别故障均可以进行早期诊断和分级报警。适用于各型动车组、机车、车辆及动力集中动车组在线动态检测,满足铁路行业标准相关要求。



我主要负责在新品研发阶段进行三维重建、各类三维数据处理、算法的设计、开发和测试工作,同时负责各类实验测试环境搭建,编制各类技术资料文档,并不断跟进行业内的新技术与算法。这其中会涉及多种类型的3D、CAD软件工具,会面临复杂3D模型、高精度和高性能计算等各种情形。


图 高铁在线动态检测




在机电一体化设计全三维设计过程中,高性能台式图形工作站对您和研发部门的最大帮助体现在哪些方面?

就我个人而言,我认为专业的高性能工作站是我们日常工作中最基础也是最重要的工具,我们内部也一致认为没有稳定、高效的设计环境是很难贯彻全三维设计这样的全新设计理念。我们在研发阶段全面应用三维CAD、PDM以及OA与SVN等系统平台以实现全三维数字化的协同设计,包括各分公司与总部开展国内异地远程协同设计,整个过程都是无纸化设计模式。


在惠普Z8 G5工作站的强大性能支持下,我们可以全面替代传统PC开展各项研发设计工作,各种专业设计软件可以无压力地同时流畅运行,支持我们以三维数据模型为主线贯穿整个设计流程,使各部门都能流畅自如的共享单一数据源结果。需要特别说明的是,动车组安全运行保障检测装置本身精度较高,为了确保将产品精度、产品性能最大化,我们产品的所有大型结构件和关键零部件都会使用CAE分析软件ADAMS与ANSYS、Simulation等进行有限元分析,并使用ANSYS、Simulation对关键的结构件进行FEA应力分析,使用ADAMS对运动相关部件进行动力学分析,进而优化各部件的结构,为产品的安全性提供了保障性的依据。


得益于惠普Z8 G5工作站的强劲性能,尤其是搭载的英特尔®至强™Gold 6444Y 处理器和NVIDIA RTX® A5000专业级显卡,以及21000+ISV软硬件组合认证,提高了我们在使用各类专业工业软件高强度同步求解运算的效率,节省设计时间,减少设计失误,为生产、制造、改进以及后续的变形设计节省了大量的时间和成本,对提高公司研发水平,以及产品的市场竞争力起到了重要的作用。



之前您提到了产品采用空气动力学仿真,为何会考虑使用这种仿真设计方法?采用这种方式对我们设计流程而言有哪些优势?对设计工具产生了哪些要求?

在科技日新月异的今天,高铁检测已经从曾经依靠人力巡检的作业方式逐步被智能巡检装备所取代。但是,设备同样也会遭遇到恶劣天气条件的困扰。例如由于户外条件多变难以精准预测,设备在轨道运动过程中最高可能会遇到9级大风天气,如何保障产品在恶劣环境下稳定、高效运行来保障测试准确性成为困扰设计师的难题。


之前我提到的空气动力学仿真,其设计灵感也是来源于汽车通过流线型设计来减少风阻系数,提高车身的稳定性,降低能耗等。以生活中的例子来说,当水流过鸭子的背会发生什么?水会顺畅地,毫无阻碍地从鸭子那有着流线型曲线的背部流过,从鸭子的尾巴甩出去。上面这是一个贴近日常生活的场景,但它同时也代表着理想的产品空气动力学形态。空气虽然看不见摸不着,但它是有力量的。当我们的检测设备在高速移动的过程中,与气流之间接触的位置就会产生两种状态,一种是空气顺畅流走,另一种则是空气被设备的某些部位给挡住,产生风阻,这时候就会影响产品的运行状态,如果长时间保持这样的状态运行还会损伤产品的性能造成一定的故障。



因此我们在设计过程就需要充分考虑外部环境对于产品所带来的影响,采用空气动力学来分析模拟,并设定合理的产品外形参数。这就需要硬件拥有快速实时图形生成以及高速计算能力,帮助我完成从设计到虚拟仿真验证等环节。由于对模型的模拟仿真进而获得最优解,是一个持续优化迭代的过程,其中涉及到大量的数据需要处理,可能一个中等模型所需处理的数据量就高达几十GB,之前受限于机器性能不足成为我们日常工作中耗时最严重的环节之一。凭借惠普Z8 G5工作站搭载的高性能CPU以及专业显卡,原本需要2-3天时间所需处理的数据量可以在1天轻松完成。我们可以毫无顾虑的并行开展多种方案的比对调优,专注创新,无需再为算力不足而苦恼。



请您总结分享一下在产品研发设计过程中的经验。

产品设计首先需要通过提高附加值来提高效益,区别于仿制型和跟随性的研发策略,我们必须采用先进研发技术和设计方法学,创新、改善和规范企业研发流程,以提高产品质量,创造更多价值。


对于企业来说,需要全局性思维,归纳整合企业产品研发过程中的各个要素环节,从理念、方法、流程到工具、技术,从而形成一套企业遵循的研发流程和管理规则。包括我们部门也曾有过“重视研发、轻视优化”、“重视软件、轻视硬件”等情形,我认为企业必须综合考虑研发环节当中的各个元素,将先进设计工具和产品研发流程紧密结合。此外,企业需要以人为本,换句话说就是重视一线研发设计人员的体验,配以优秀的数字化工具,例如专业的惠普Z8 G5工作站搭建数字化创新平台,完成产品全数字化协同仿真,以虚拟化样机技术持续对产品优化,进一步提高研发创新技术能力与效率。


近期活动预告


智能制造IM 智能制造IM是e-works数字化企业网联合中国人工智能学会智能制造专业委员会、湖北省人工智能学会共同打造,为您带来智能制造领域前沿的资讯、技术、教程和实施案例.
评论
  • 随着AI大模型训练和推理对计算能力的需求呈指数级增长,AI数据中心的网络带宽需求大幅提升,推动了高速光模块的发展。光模块作为数据中心和高性能计算系统中的关键器件,主要用于提供高速和大容量的数据传输服务。 光模块提升带宽的方法有两种:1)提高每个通道的比特速率,如直接提升波特率,或者保持波特率不变,使用复杂的调制解调方式(如PAM4);2)增加通道数,如提升并行光纤数量,或采用波分复用(CWDM、LWDM)。按照传输模式,光模块可分为并行和波分两种类型,其中并行方案主要应用在中短距传输场景中成本
    hycsystembella 2025-01-25 17:24 473浏览
  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 321浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 465浏览
  • 项目展示①正面、反面②左侧、右侧项目源码:https://mbb.eet-china.com/download/316656.html前言为什么想到要做这个小玩意呢,作为一个死宅,懒得看手机,但又想要抬头就能看见时间和天气信息,于是就做个这么个小东西,放在示波器上面正好(示波器外壳有个小槽,刚好可以卡住)功能主要有,获取国家气象局的天气信息,还有实时的温湿度,主控采用ESP32,所以后续还可以开放更多奇奇怪怪的功能,比如油价信息、股票信息之类的,反正能联网可操作性就大多了原理图、PCB、面板设计
    小恶魔owo 2025-01-25 22:09 615浏览
  • 不让汽车专美于前,近年来哈雷(Harley-Davidson)和本田(Honda)等大型重型机车大厂的旗下车款皆已陆续配备车载娱乐系统与语音助理,在路上也有越来越多的普通机车车主开始使用安全帽麦克风,在骑车时透过蓝牙连线执行语音搜寻地点导航、音乐播放控制或免持拨打接听电话等各种「机车语音助理」功能。客户背景与面临的挑战以本次分享的客户个案为例,该客户是一个跨国车用语音软件供货商,过往是与车厂合作开发前装车机为主,且有着多年的「汽车语音助理」产品经验。由于客户这次是首度跨足「机车语音助理」产品,因
    百佳泰测试实验室 2025-01-24 17:00 194浏览
  • 前篇文章中『服务器散热效能不佳有解吗?』提到气冷式的服务器其散热效能对于系统稳定度是非常重要的关键因素,同时也说明了百佳泰对于散热效能能提供的协助与服务。本篇将为您延伸说明我们如何进行评估,同时也会举例在测试过程中发现的问题及改善后的数据。AI服务器的散热架构三大重点:GPU导风罩:尝试不同的GPU导风罩架构,用以集中服务器进风量,加强对GPU的降温效果。GPU托盘:改动GPU托盘架构,验证出风面积大小对GPU散热的影想程度。CPU导风罩:尝试封闭CPU导风罩间隙,集中风流,验证CPU降温效果。
    百佳泰测试实验室 2025-01-24 16:58 189浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 494浏览
  • 飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板,是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品,凭借其强大的功能和灵活性,自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU,通过实际操作步骤,帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*Cortex-A53@1.8GHz+Cortex-M0@200MHz架构。其中,4个Cortex-A53核心作为主要核心,负责处理复杂
    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 293浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 241浏览
  • 书接上回:【2022年终总结】阳光总在风雨后,启航2023-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-438244.html 总结2019,松山湖有个欧洲小镇-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-413397.html        2025年该是总结下2024年的喜怒哀乐,有个好的开始,才能更好的面对2025年即将
    liweicheng 2025-01-24 23:18 350浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦