VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在車(chē)輛虛擬維修中的分析

張 帆 李云龍

（1、哈爾濱科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150000 2、中銳教育集團(tuán)，黑龍江 哈爾濱150000）

VR 技術(shù)是仿真模擬技術(shù)中極為重要的發(fā)展方向，也是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，將會(huì)引起人類(lèi)生活與發(fā)展的重大變革。計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景的實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使維修人員真實(shí)還原到該環(huán)境中[1]。人們戴上立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等特制的傳感設(shè)備，似乎置身于一個(gè)具有三維的感覺(jué)世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是繼多媒體技術(shù)的終極技術(shù)，它具有多感知性、存在感、沉浸式、交互性和自主性等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為各個(gè)領(lǐng)域廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，在車(chē)輛研發(fā)、運(yùn)行與維修等環(huán)節(jié)中，利用仿真軟件對(duì)物品進(jìn)行虛擬維修分析，在汽車(chē)等方面有廣闊的發(fā)展空間。

1 VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在車(chē)輛虛擬維修中

1.1 綜合建模技術(shù)

在車(chē)輛虛擬維修中，環(huán)境建模是他的核心之一，如：汽車(chē)的拆裝，需在裝配設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上、需參考空間參數(shù)、自身參數(shù)，需運(yùn)用車(chē)輛在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的各種參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成、描述等，以虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬維修、維修流程為核心，建立信息模塊，開(kāi)展虛擬維修[2]。通過(guò)虛擬環(huán)境創(chuàng)設(shè)、汽車(chē)運(yùn)動(dòng)仿真等實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在此系統(tǒng)中，利用三維視覺(jué)進(jìn)行建模，包括：零部件模型、部件間約束等來(lái)進(jìn)行定義，采用的虛擬維修須具備：展現(xiàn)實(shí)而完整的維修環(huán)境、維系過(guò)程、模擬系統(tǒng)、人機(jī)交互等操作過(guò)程，將維修人員納入到虛擬維修環(huán)路中，自動(dòng)組織格式數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)、優(yōu)化、正確評(píng)估維修性，可實(shí)現(xiàn)，通過(guò)維修人眼可以靈敏接受，到維修部位的三維信息，進(jìn)行故障診斷，并且通過(guò)內(nèi)置耳機(jī)，接收語(yǔ)言指示。

1.2 維修性評(píng)價(jià)技術(shù)

虛擬維修技術(shù)是VR 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分支，維修性評(píng)價(jià)是虛擬維修技術(shù)中的核心環(huán)節(jié)，形成故障的因素：運(yùn)行異常、排煙顏色異常、間隙異常、滲漏現(xiàn)象、氣味異常等，可通過(guò)目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，“望（外觀）、聞（氣味）、問(wèn)（分析）、切（其他）”，實(shí)現(xiàn)三維成像，移動(dòng)視差真實(shí)還原模擬度，是開(kāi)展人機(jī)維修的關(guān)鍵。需要維修人員增進(jìn)其他感知能力，可以通過(guò)聽(tīng)聲音、聞氣味、辨溫度來(lái)增進(jìn)真實(shí)聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)和觸覺(jué)，這樣才能產(chǎn)生最佳的真實(shí)還原體驗(yàn)。綜合計(jì)算圖形圖像技術(shù)、人工智能等多方面高科技的應(yīng)用，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、成本效益分析模型等，在虛擬維修中進(jìn)行模擬仿真，通過(guò)故障位置、相關(guān)參數(shù)、維修障礙、障礙分析、障礙評(píng)估等進(jìn)行分析并予以評(píng)價(jià)以及整改，評(píng)估車(chē)輛故障的可維修性。虛擬現(xiàn)實(shí)還需要讓人可以判斷方向和距離，都還有待于關(guān)鍵技術(shù)的突破[3]。通過(guò)相關(guān)設(shè)備和虛擬環(huán)境結(jié)合，感知、操作虛擬對(duì)象。準(zhǔn)備反映問(wèn)題- 維修人員- 工具/設(shè)備間的相互關(guān)系。

1.3 虛擬維修系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在數(shù)字化信息時(shí)代中，開(kāi)發(fā)數(shù)自化虛擬維修系統(tǒng)，以數(shù)字樣機(jī)技術(shù)與VR 技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在實(shí)際操作車(chē)輛維修中，憑借車(chē)輛虛擬維修系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，日常模擬訓(xùn)練時(shí)需加強(qiáng)對(duì)維修人員的維修技能培訓(xùn)，便于實(shí)際維修操作；在實(shí)際維修時(shí)，使設(shè)計(jì)人員與維修人員處于相對(duì)真實(shí)的維修環(huán)境，保障維修人員快速掌握對(duì)維修性進(jìn)行評(píng)估、定性、定量予以評(píng)價(jià)[4]。車(chē)輛虛擬維修中，構(gòu)建的虛擬維修系統(tǒng)，對(duì)維修環(huán)境進(jìn)行還原真實(shí)，不僅完善維修工作，而且打破傳統(tǒng)維修時(shí)的空間限制，還原真實(shí)模擬車(chē)輛裝配、故障分析，數(shù)字化的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)提取（基本參數(shù)、狀態(tài)信息等）分析、以及對(duì)車(chē)輛使用性能進(jìn)行再次檢驗(yàn)、評(píng)估。方便維修人員快速掌握車(chē)輛的情況，及時(shí)有效對(duì)故障原因進(jìn)行分析，并加以排除，降低故障，增加車(chē)輛的使用性能。在實(shí)際的虛擬維修系統(tǒng)操作中，需要對(duì)故障設(shè)置、評(píng)估、維修性評(píng)估等系統(tǒng)內(nèi)部評(píng)估，并增加維修人員演練維修環(huán)節(jié)的安排，進(jìn)而提高維修人員技術(shù)，便于日后維修人員快速掌握維修技術(shù)。

1.4 虛擬維修系統(tǒng)技術(shù)流程

VR 技術(shù)所采用的建模語(yǔ)言，與Java 語(yǔ)言環(huán)境向結(jié)合，VR外設(shè)能與系統(tǒng)之間進(jìn)行交互，保障設(shè)備完成系統(tǒng)交互的設(shè)置，兩者間完成系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)可以進(jìn)行真實(shí)、有效傳遞。通過(guò)對(duì)其維修完成建模技術(shù)，將人、環(huán)境、機(jī)器三者間進(jìn)行合理結(jié)合，進(jìn)行分析產(chǎn)品維修性與工作內(nèi)容分析。車(chē)輛虛擬維修中：實(shí)際數(shù)據(jù)分析- 明確故障位置- 分析故障原因- 判斷故障類(lèi)型- 相關(guān)零部件拆解、維修、更換- 故障排除，簡(jiǎn)單地概述為：拆解、維修與重組的過(guò)程[5]。將CAD 模型、車(chē)輛維修、數(shù)據(jù)庫(kù)一同運(yùn)作，進(jìn)行虛擬環(huán)境輸出、排除維修控制模塊故障，生成車(chē)輛故障維修分析、修拆裝程序模擬，對(duì)維修環(huán)境進(jìn)行故障分析、維修與重組等流程，加強(qiáng)對(duì)對(duì)象、表面片等進(jìn)行檢測(cè)，有利于真實(shí)場(chǎng)景的還原，保障了維修中的精確性，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛故障排除。

2 AR 技術(shù)在車(chē)輛維修中的意義

利用數(shù)字化信息對(duì)車(chē)輛維修中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，還原現(xiàn)場(chǎng)維修場(chǎng)景。對(duì)新學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)模擬還原真實(shí)場(chǎng)景，進(jìn)行維修分析的教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎了傳統(tǒng)式教學(xué)方法，幫助學(xué)生更快建立思維模式，將所學(xué)到的理論知識(shí)可以進(jìn)行更加廣泛的研究；優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備短缺、場(chǎng)地等原因，降低實(shí)訓(xùn)課程的叫教學(xué)質(zhì)量，大而有效避免了因?qū)嵮b操作對(duì)設(shè)備造成的損壞，同時(shí)也完善了教學(xué)方法，使學(xué)生門(mén)不出乎就可以進(jìn)行視場(chǎng)訓(xùn)練，提高實(shí)訓(xùn)質(zhì)量和效率。對(duì)于維修人員，可簡(jiǎn)便了車(chē)輛維修的維修方法，且具有可視化強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單成本低的技術(shù)方法，便接了工作流程，可根據(jù)相應(yīng)的基本參數(shù)，進(jìn)行有效更換零部件以及編碼，實(shí)現(xiàn)維修人員可以不限地點(diǎn)，通過(guò)AR 虛擬維修技術(shù)，增進(jìn)設(shè)備間的相互關(guān)系，身臨其近感受現(xiàn)場(chǎng)維修，充分利用車(chē)輛整體結(jié)構(gòu)額基本數(shù)據(jù)進(jìn)行組織維修，合理選用適宜的維修方式，進(jìn)而進(jìn)行有效維修。

3 結(jié)論

VR 技術(shù)在眾多行業(yè)中逐漸普及，在汽車(chē)上在汽車(chē)銷(xiāo)售、虛擬維修等各環(huán)節(jié)現(xiàn)已進(jìn)行起步階段，但在汽車(chē)行業(yè)中還未實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，普遍存在：實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、器材短缺等現(xiàn)狀。VR 技術(shù) 作為新時(shí)代中新型的技術(shù)模式，在車(chē)輛虛擬維修中，簡(jiǎn)便了維修方式，應(yīng)用于維修人員的培訓(xùn)與優(yōu)化教學(xué)階段，需求其進(jìn)行完善與發(fā)展，為我國(guó)提供高技能復(fù)合型人員。VR 技術(shù)僅對(duì)某個(gè)品牌的某種車(chē)型予以應(yīng)用，如何能夠滿足各類(lèi)車(chē)型的VR 技術(shù)，將成為現(xiàn)階段的發(fā)展方向。隨著新型技術(shù)的發(fā)展與科技的突破，虛擬維修相關(guān)智能軟件的開(kāi)發(fā)與研究，相信在不久的將來(lái)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在車(chē)輛虛擬維修中能得到更好地推廣應(yīng)用。