虛擬現實技術(VR)和增強現實技術(AR)在工程機械領域的應用與發展

魏鵬

摘要：信息網絡時代的到來，推動各大領域信息化及網絡化發展，該形勢影響下衍生出了很多先進的信息技術及網絡技術，并與通信技術融合形成新的虛擬技術。虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）是近年來應用較為廣泛的兩種的虛擬技術，已經在工程機械領域得到了應用，并取得了良好的應用效果，不僅有效完善了工程機械功能，還提高了工程機械性能及運行效率，使得工程機械的作用及價值得到了充分發揮，由此可見虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）的重要性，理應得到重視及關注。

關鍵詞：虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）、應用與發展

現時代，虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）已經得到快速發展，相應的技術體系也得到了完善，使虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）在各大領域的應用價值得到提高。相關文獻顯示，虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）的應用能夠解決各種工程機械生產問題，從而提高工程機械生產力，提高生產質量及效率，股越來越多工程機械企業都開始重視虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）在工程機械領域的有效應用。對此，本文根據相關工作經驗及文獻資料，對虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）在工程機械領域的應用及發展進行了詳細分析。

1 VR技術和AR技術的簡單概述

VR技術，全稱為“虛擬現實技術”，是指先利用電腦建立一個虛擬空間，然后模擬出具有視覺、觸覺等感知功能的實時交互虛擬環境，最后利用計算機的圖形系統、顯示系統及控制系統等建立可交互三維環境[1]。

AR技術，全稱為“增強現實技術”，是一種將現實環境、虛擬信息融合的新技術，其原理在于先利用電腦合成技術將虛擬信息加載到真實的圖像世界，然后通過人類的感官接收信息，最后提供超越現實體驗。

2 VR技術和AR技術的發展

VR技術和AR技術已經經歷至少30年的發展歷程，很多技術功能已經逐漸成熟，在影視行業、工程機械行業、醫療行業等領域都得到了應用[2]。例如，在電影和動漫中，通過VR技術和AR技術能夠超現實感受到電影中的各種場景，從而產生情感共鳴，如3D電影就是實用了VR技術和AR技術。此外，汽車的360°無死角影像、建筑工程施工中的工程模擬及工程機械生產中的實時監控系統等都應用到了VR技術和AR技術。

調查發現，在2018年4月蘋果公司結合VR技術和AR技術研發出了最新專利，名為“基于立體成像的自適應交通工具增強現實顯示技術”，該技術主要應用于汽車駕駛，能夠幫助駕駛員看到車輛的視覺盲區，從而減少駕駛中各種不安全因素的發生，降低因為駕駛盲區導致的交通事故發生率。如AR控制系統作用下能夠快速采集汽車行駛過程中的各種數據信息，然后轉變為3D信息，并進行分析和判斷，最后進行決策，及時預判存在的危險因素，并采取有效的防控措施。

相關研究結果顯示，虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）已經在工程機械領域取得了良好的應用效果，并占據了良好的發展優勢。在施工過程中，如果復雜的機械設備出現了故障，不僅會導致設備停機，延遲施工工期，還會造成很大的經濟損失，所以很多施工單位都引進了先進的實時監控系統及技術，以實現對施工全過程及施工現場的實時監控，而VR技術和AR技術成為了首選[3]。在VR技術和AR技術支持下，施工管理人員及技術人員能夠快速了解施工機械設備的故障及問題，然后進行針對性和有效性故障排除及修理，從而減少工程機械故障發生，有效提高工程機械運行效率及安全性，最終提高工程施工質量。

例如，“Scope AR”是一種能夠提供增強現實智能指令和支持視頻通話的系統，將之應用于工程機械中，不僅能夠實現智能管理（見圖1），還能夠為客戶提供培訓、維護、遠程協助、評估、品控等服務。

AR技術還能夠建立虛擬工廠，將產品和廠房設計模型等通過數字化模擬仿真的形式展示給工程師，讓工程師能夠身臨其境地驗證產品外觀、內飾、各零部件等，從而提高產品質量。

3 VR技術和AR技術在工程機械領域中的應用

3.1裝配、生產線中VR、AR技術的應用

工程機械制造中，很多產品都需要多個零部件組裝而成，每個零部件質量都影響最終產品的質量，所以需要監控每道組建工序，以及時發現和解決組建問題，保證最后組裝產品的質量。但部分產品一直到最后裝配時才發現相關設計問題，諸如機械產品配合、設計結構錯誤等，增加了廢品發生率，嚴重者還延誤交貨期，甚至造成嚴重的經濟損失。而VR技術則能夠建立虛擬零部件，然后在虛擬環境中先裝配產品，待管理人員或者用戶通過查看產品模擬裝配過程沒有問題后才能進入現實的裝配加工[4]。如果在虛擬過程中發現問題，可及時修改設計圖，待修改符合要求及標準后再進行組裝，既提高了產品設計水平，又提高了工程機械企業的生產質量及效率。

3.2工程機械設備維修中VR、AR技術的應用

工程機械設備的運行效率及安全性直接關系到工程機械企業的生產質量及效率，所以很多工程機械企業都非常重視工程機械設備的維修及養護。利用針對機械設備維修的AR智能眼鏡，不僅能夠快速檢查出設備故障，還能夠將故障數據信息傳送到通信系統，最后由維修人員分析故障原因，并制定針對性故障排除方案及維修措施[5]。此外，對于經驗不足的維修人員，可通過VR、AR技術快速了解工程機械設備故障排查程序、故障維修標準及規范等，從而順利完成維修維護任務，保證機械設備運轉正常。

結語

總而言之，VR、AR技術是以智能制造為核心的第四次工業革命產物，具有很強的智能化特點，將之應用于工程機械領域能夠促進工程機械生產智能化發展，并實現工程機械領域與物聯網、人工智能等融合發展，這非常有利于機械工程領域的健康可持續發展。在AR、VR技術影響下，工程機械生產不僅能夠實現遠程協作，還能夠實現自動化培維修保養，并安全預警等功能，既降低人力、物力等成本，又提高了工程機械生產安全性，所以在工程機械領域應用VR、AR技術是非常必要和重要的。

參考文獻

[1] 李君強. 虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）在工程機械領域的發展與研究[J]. 中國市場，2020（15）：171-173.

[2] 艾之，汪海鷗. 基于VR虛擬現實技術和AR增強現實技術的建筑改造——以鞍山偽滿時期遺留的建筑為例[J]. 居業，2020（3）：79-80.

[3] 魯馨. 增強現實（AR）、虛擬現實（VR）和 混合現實（MR）技術[J]. 辦公自動化，2018（10）：36-38.

[4] 朱琳. 電子通信與虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）結合的發展前景研究[J]. 現代信息科技，2017，1（1）：138-139，142.

[5] 劉建明，施明泰，莊玉琳，等. 增強現實、虛擬現實和混合現實技術在電力系統的應用研究[J]. 電力信息與通信技術，2017，15（4）：4-11.