VR 虚拟现实技术在车辆虚拟维修中的分析
摘 要:本文对VR虚拟现实技术在车辆的虚拟维修中的应用进行分析,具体包括虚拟样机建模、维修性评价、虚拟 维修系统结构以及虚拟维修系统的技术流程,虚拟现实技术通过虚拟环境创设、虚拟场景漫游和汽车运动仿真等,缓解了 传统方式的不足以应对汽车故障的随机性的矛盾,积极的扩展了 实训维修中的深度和广度,根据以数字样机技术与VR技术基础上开发虚拟现实软件系统,构建了虚拟维修系统,希望可以推动VR技术在车辆虚拟维修中的应用。
关键词:VR 技术;虚拟维修;综合建模技术
VR技术是仿真模拟技术中极为重要的发展方向,也是仿真技术与计算机技术、多媒体技术、传感技术等多种技术发展的结晶。随着虚拟现实技术的不断发展,将会引起人类生活与
发展的重大变革。计算机生成模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景的实体行为的系统仿真,使维修人员真实还原到该环境中[1]。人们戴上立体眼镜、数据手套等特制的传感设备,似乎置身于一个具有三维的感觉世界。虚拟现实技术是继多媒体技术的终极技术,它具有多感知性、存在感、沉浸式、交互性和自主性等特点,现已成为各个领域广泛关注的焦点,在车辆研发、运行与维修等环节中,利用仿真软件对物品进行虚拟维修分析,在汽车等方面有广阔的发展空间。
1 VR 虚拟现实技术在车辆虚拟维修中
1.1 综合建模技术
在车辆虚拟维修中,环境建模是他的核心之一,如:汽车的拆装,需在装配设计数据基础上、需参考空间参数、自身参数,需运用车辆在设计和生产中的各种参数,对数据信息进行集成、描述等,以虚拟现实、虚拟维修、维修流程为核心,建立信息模块,开展虚拟维修[2]。通过虚拟环境创设、汽车运动仿真等实现虚拟现实技术,在此系统中,利用三维视觉进行建模,包括:零部件模型、部件间约束等来进行定义,采用的虚拟维修必须具备:展现完整的维修环境、维系过程、模拟系统、人机交互等操作过程,将维修人员纳入到虚拟维修环路中,自动组织格式数据对其进行指导、优化、正确评估维修性,可实现,通过维修人眼可以灵敏接受,到维修部位的三维信息,进行故障诊断,并且通过内置耳机,接收语言指示。
1.2 维修性评价技术
虚拟维修技术是VR虚拟现实技术的分支,维修性评价是虚拟维修技术中的核心环节,形成故障的因素:运行异常、排烟颜色异常、间隙异常、渗漏现象、气味异常等,可通过目前的虚拟现实技术,“望(外观)、闻(气味)、问(分析)、切(其他)”,实现三维成像,移动视差真实还原模拟度,是开展人机维修的关键。需要维修人员增进其他感知能力,可以通过听声音、闻气味、辨温度来增进真实听觉、嗅觉和触觉,这样才能产生最佳的真实还原体验。综合计算图形图像技术、人工智能等多方面高科技的应用,构建经济技术指标、成本效益分析模型等,在虚拟维修中进行模拟仿真,通过故障位置、相关参数、维修障碍、障碍分析、障碍评估等进行分析并予以评价以及整改,评估车辆故障的可维修性。虚拟现实还需要让人可以判断方向和距离,都还有待于关键技术的突破[3]。通过相关设备和虚拟环境结合,感知、操作虚拟对象。准备反映问题--维修人员--工具/设备间的相互关系。
1.3 虚拟维修系统结构
在数字化信息时代中,开发数自化虚拟维修系统,以数字样机技术与 VR 技术基础上进行开发,在实际操作车辆维修中,凭借车辆虚拟维修系统来实现,日常模拟训练时需加强对维修人员的维修技能培训,便于实际维修操作;在实际维修时,使设计人员与维修人员处于相对真实的维修环境,保障维修人员快速掌握对维修性进行评估、定性、定量予以评价[4]。车辆虚拟维修中,构建的虚拟维修系统,对维修环境进行还原真实,不仅完善维修工作,而且打破传统维修时的空间限制,还原真实模拟车辆装配、故障分析,数字化的信息进行数据的相关提取(基本参数、状态信息等)分析、以及对车辆使用性能进行再次检验、评估。方便维修人员快速掌握车辆的情况,及时有效对故障原因进行分析,并加以排除,降低故障,增加车辆的使用性能。在实际的虚拟维修系统操作中,需要对故障设置、评估、维修性评估等系统内部评估,并增加维修人员演练维修环节的安排,进而提高维修人员技术,便于日后维修人员快速掌握维修技术。
1.4 虚拟维修系统技术流程
VR 技术所采用的建模语言,与 Java 语言环境相结合,VR外设能与系统之间进行交互,保障设备完成系统交互的设置,两者间完成系统内的运转可以进行真实、有效传递。通过对其维修完成建模技术,将人、环境、机器三者间进行合理结合,进行分析产品维修性与工作内容分析。车辆虚拟维修中:实际数据分析--明确故障位置--分析故障原因--判断故障类型--相关零部件拆解、维修、更换--故障排除,简单地概述为:拆解、维修与重组的过程 [5]。将 CAD 模型、车辆维修、数据库一同运作,进行虚拟环境输出、排除维修控制模块故障,生成车辆故障维修分析、修拆装程序模拟, 对维修环境进行故障分析、 维修与重组等流程,加强对对象、表面片等进行检测,有利于真实场景的还原,保障了维修中的精确性,实现车辆故障排除。
2 AR 技术在车辆维修中的意义
利用数字化信息对车辆维修中进行现场模拟, 还原现场维修场景。对新学生来说,可以通过模拟还原真实场景,进行维修分析的教学远远超乎了传统式教学方法, 帮助学生更快建立思维模式,将所学到的理论知识可以进行更加广泛的研究;优于传统教学设备短缺、场地等原因,降低实训课程的教学难度,进而有效避免了因实装操作对设备造成的损坏,同时也完善了教学方法,使学生不出门就可以进行视场训练,提高实训的质量和效率。对于维修人员,可简便了车辆维修的维修方法,且具有可视化强、操作简单成本低的技术方法,便接了工作流程,可根据相应的基本参数,进行有效更换零部件以及编码,实现维修人员可以不限地点,通过AR虚拟维修技术,增进设备间的相互关系,身临其近感受现场维修,充分利用车辆整体结构额基本数据进行组织维修,合理选用适宜的维修方式,进而进行有效维修。
3 结论
VR 技术在众多行业中逐渐普及,在汽车上在汽车销售、虚拟维修等各环节现已进行起步阶段,但在汽车行业中还未实现广泛应用,普遍存在:实训场地、器材短缺等现状。VR技术 作为新时代中新型的技术模式,在车辆虚拟维修中,简便了维修方式,应用于维修人员的培训与优化教学阶段,需求其进行完善与发展,为我国提供高技能复合型人员。 VR 技术仅对某个品牌的某种车型予以应用,如何能够满足各类车型的VR技术,将成为现阶段的发展方向。随着新型技术的发展与科技的突破,虚拟维修相关智能软件的开发与研究,相信在不久的将来,VR虚拟现实技术在车辆虚拟维修中能得到更好地推广应用。
参考文献
[1] 唐希 , 王殊轶 , 于德旺 , 等 . 基于 AR 的生化分析仪维护维修培训系统的研究与应用 [J]. 生物医学工程学进展 ,2019(2):111-112.
[2] 刘溪辰 . 谈 VR 虚拟现实技术在高职旅游专业教学中的应用[J]. 辽宁师专学报 : 社会科学版 ,2019(2):49-51.
[3] 樊亚丽 .VR 虚拟现实技术在摄影领域的应用 - 以三维全景影像技术为例 [J]. 包装世界 ,2018(6):87-87.
[4] 何泽浩 , 隋晓萌 , 赵燕 , 等 . 基于全息光学的虚拟现实与增强现实技术进展 [J]. 科技导报 ,2018,36(9):8-17.
[5] 李春棋 . 汽车工程中虚拟现实技术的应用前景分析 [J]. 投资与创业 ,2016(11):111-112.
本文系 2018 -2020 年信息化教学 研究 课题 课题编 号 :2018LXB0255 。
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