當(dāng)今汽車行業(yè)正經(jīng)歷百年未有之大變局，國(guó)內(nèi)外車企之間產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈。隨著汽車研發(fā)進(jìn)程的大幅加速，如何保證設(shè)計(jì)品質(zhì)的前提下提高研發(fā)效率，這是全球車企面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

　　汽車在研發(fā)過(guò)程的不同階段需要進(jìn)行各種多輪的驗(yàn)證，其中整車人機(jī)的驗(yàn)證尤為關(guān)鍵，扮演著越來(lái)越重要的角色。傳統(tǒng)的驗(yàn)證方式中，主要依靠實(shí)體臺(tái)架進(jìn)行驗(yàn)證，但傳統(tǒng)的驗(yàn)證方式存在效率低、成本高，周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題，無(wú)法滿足車企當(dāng)下對(duì)研發(fā)要更快一點(diǎn)的需求。作為中國(guó)最大的自主品牌之一的XX車企也被同樣的問(wèn)題所困擾。

一、傳統(tǒng)整車人機(jī)驗(yàn)證手段

　　傳統(tǒng)驗(yàn)證方式，在研發(fā)每個(gè)車型都需要制作實(shí)物臺(tái)架或樣車模型來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。在整個(gè)汽車研發(fā)周期內(nèi)，一款車型需要多次大量的修改，每次重大的修改都面臨著臺(tái)架的重新改變，這就導(dǎo)致以下問(wèn)題：

• 時(shí)間和成本高:需要制造多個(gè)實(shí)物臺(tái)架或樣車模型、每次制造實(shí)物長(zhǎng)則一二個(gè)月短則半個(gè)月，時(shí)間周期長(zhǎng)，也需要投入大量的資金費(fèi)用，成本高；

• 業(yè)務(wù)場(chǎng)景受限：傳統(tǒng)驗(yàn)證方法受到技術(shù)的限制，無(wú)法覆蓋車輛在駕駛前后過(guò)程中所有可能出現(xiàn)情況和場(chǎng)景，導(dǎo)致驗(yàn)證結(jié)果受限及不全面性。

• 不能適配多款車型：為某車型制造的實(shí)物臺(tái)架或樣車只能匹配單一車型，無(wú)法適配車企在研的其它平臺(tái)，導(dǎo)致能在臺(tái)架上驗(yàn)證車型受到限制；

• 缺乏靈活性：一旦實(shí)物臺(tái)架或樣車制造完成，就難以進(jìn)行修改和調(diào)整。導(dǎo)致在后期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)需要重新制造樣車。

二、基于XR技術(shù)的柔性臺(tái)架整車人機(jī)虛擬驗(yàn)證

　　為有效解決傳統(tǒng)手段的不足，和遠(yuǎn)基于十多年的XR技術(shù)積累及對(duì)汽車制造業(yè)務(wù)的深刻理解。為該車企建設(shè)了一套“基于XR技術(shù)的柔性臺(tái)架整車人機(jī)虛擬驗(yàn)證系統(tǒng)”。

　　該系統(tǒng)可以有效解決傳統(tǒng)方式的缺陷，同時(shí)也可滿足車企面向未來(lái)新一代智能汽車的研發(fā)驗(yàn)證需求。目前國(guó)際主流大型車企都在大力推行的一種創(chuàng)新虛擬研發(fā)驗(yàn)證手段。

　　它可以快速適配在研的多款車型，通過(guò)實(shí)物臺(tái)架與虛擬數(shù)字模型相結(jié)合的方式，進(jìn)行第一人稱真實(shí)體驗(yàn)評(píng)審驗(yàn)證?？梢蚤_展對(duì)造型設(shè)計(jì)的內(nèi)飾外觀材質(zhì)、光影造型評(píng)審；HMI設(shè)計(jì)的人機(jī)交互操作評(píng)審；人機(jī)工程的空間、視野、上下車方便性、操作便利、整車儲(chǔ)物空間等評(píng)審驗(yàn)證；語(yǔ)音控制、多模態(tài)識(shí)別、智能駕駛體驗(yàn)評(píng)審等等多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的進(jìn)行全方位評(píng)審驗(yàn)證?？蛇M(jìn)行專業(yè)的多人協(xié)同評(píng)審并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修改問(wèn)題，大大提高研發(fā)的質(zhì)量、提高效率及縮短周期。

三、項(xiàng)目建設(shè)方案

　　項(xiàng)目主要由柔性臺(tái)架、光學(xué)追蹤系統(tǒng)、動(dòng)作捕捉系統(tǒng)、高清XR顯示系統(tǒng)、XR評(píng)審軟件五部分構(gòu)成；

• 柔性臺(tái)架

• 光學(xué)追蹤系統(tǒng)

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地空間，及車型的最大空間驗(yàn)證需求。我們配置了一套先進(jìn)的工業(yè)級(jí)ART光學(xué)蹤蹤系統(tǒng)，能滿足在5m*8m范圍內(nèi)的全場(chǎng)景空間對(duì)實(shí)物的實(shí)時(shí)追蹤。光學(xué)攝像頭擁有300hz的刷新率，分辨率達(dá)到130萬(wàn)像素,對(duì)物體的追蹤精度達(dá)到0.1mm級(jí)別，能有效確保柔性臺(tái)架的機(jī)構(gòu)部件運(yùn)動(dòng)、實(shí)物部件與虛擬模型數(shù)據(jù)之間的位置、角度精準(zhǔn)匹配對(duì)齊。實(shí)現(xiàn)虛擬與實(shí)物空間位置一致性。

• 動(dòng)作捕捉系統(tǒng)

　　要達(dá)到逼真的人機(jī)虛擬驗(yàn)證，必要條件是要實(shí)現(xiàn)將真實(shí)體驗(yàn)人員的身高尺寸及肢體動(dòng)作能實(shí)時(shí)的在虛擬環(huán)境中體現(xiàn)出來(lái)。為此該系統(tǒng)配置了2套同光學(xué)追蹤同一規(guī)格的工業(yè)級(jí)先進(jìn)的全身動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。通過(guò)捕捉真實(shí)人體全身動(dòng)作和手指動(dòng)作，獲得動(dòng)作和位置數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)虛擬環(huán)境中的數(shù)字人運(yùn)動(dòng)，使驗(yàn)證人員在虛擬環(huán)境中也能感覺仿佛自己就在真實(shí)場(chǎng)景下進(jìn)行體驗(yàn)評(píng)審的效果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛方案評(píng)審的真實(shí)感和準(zhǔn)確性。

• 高清XR顯示系統(tǒng)

　　在對(duì)造型進(jìn)行外觀內(nèi)飾的色彩、光影，材質(zhì)評(píng)審時(shí)，要求XR顯示設(shè)備必須在色彩還原度、畫面清晰度及視野范圍等核心指標(biāo)方面要達(dá)到接近真實(shí)狀態(tài)，因此我們采用了先進(jìn)的工業(yè)級(jí)頭顯Varjo XR3。它達(dá)到了人眼分辨率的全幀仿生顯示器水準(zhǔn)，色彩空間覆蓋93% DCI-P3，單眼達(dá)到2880*2720分辯率，視場(chǎng)角達(dá)到115度。除此之外，還具備眼部追蹤、裸手動(dòng)作識(shí)別，MR混合功能，可以支持該車企對(duì)于智能汽車的多業(yè)務(wù)場(chǎng)景評(píng)審驗(yàn)證需求。

• XR評(píng)審軟件：

　　針對(duì)整車工程的Catia數(shù)據(jù)，我們采用了無(wú)需導(dǎo)入導(dǎo)出進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的XR評(píng)審軟件TechViz。它直接讀取原始軟件數(shù)據(jù)，可支持超大規(guī)模整車幾十個(gè)G的數(shù)據(jù)，結(jié)合各個(gè)XR系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)審。對(duì)于驗(yàn)證人員而言，可最大化減輕學(xué)習(xí)和操作使用難度，且在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段無(wú)需提前花時(shí)間來(lái)處理，極大的提高了評(píng)審驗(yàn)證的效率。

　　對(duì)于造型及HMI部門的數(shù)據(jù)，我們保持與業(yè)務(wù)部門使用的VRED數(shù)據(jù)同步。針對(duì)設(shè)計(jì)部門的場(chǎng)景驗(yàn)證需求，定制二次開發(fā)了一套在VRED中進(jìn)行各類業(yè)務(wù)場(chǎng)景評(píng)審的功能模塊。

　　同時(shí)，和遠(yuǎn)科技將多年積累的專為此類解決方案研發(fā)的mHuman人機(jī)仿真系統(tǒng)，把各個(gè)子系統(tǒng)有效的進(jìn)行融合，確保了整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同穩(wěn)定工作。

四、使用后的效果

　　通過(guò)該系統(tǒng)的建設(shè)，該車企在開展整車人機(jī)驗(yàn)證評(píng)審方面取得了顯著改善。并且計(jì)劃持續(xù)探索XR技術(shù)的應(yīng)用，不斷優(yōu)化驗(yàn)證流程，打造更加智能、高效的研發(fā)體系，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，主要體現(xiàn)在：

　　降低企業(yè)成本：采用XR虛擬驗(yàn)證，減少了實(shí)體臺(tái)架模型的制作數(shù)量，提高了評(píng)審的準(zhǔn)確性，降低因驗(yàn)證不充分導(dǎo)致的返廠率，有效降低企業(yè)成本。

　　全面驗(yàn)證產(chǎn)品：通過(guò)XR虛擬驗(yàn)證，可開展駕駛可視性、上下車方便性、操作便利性、儲(chǔ)物空間、HMI操作、乘座空間感等各類場(chǎng)景的驗(yàn)證。解決了驗(yàn)證場(chǎng)景的限制，使工程師可以更客觀全面的評(píng)估車輛設(shè)計(jì)方案的合理性，大大提高車輛設(shè)計(jì)品質(zhì)。

　　提高決策效率：通過(guò)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行多人多角度協(xié)同評(píng)審，使設(shè)計(jì)人員之間能夠在同一個(gè)場(chǎng)景下查看和分析評(píng)審車型方案，并進(jìn)行直觀的討論和決策，可極大提高決策效率和溝通效果；

　　縮短研發(fā)周期：通過(guò)可調(diào)節(jié)的柔性臺(tái)架與虛擬數(shù)字模型的搭配，可快速匹配在研的多款車型。有效解決每個(gè)車型制造實(shí)物的長(zhǎng)時(shí)間周期問(wèn)題。同時(shí)也可多頻次的開展評(píng)審，減少準(zhǔn)備時(shí)間，有效節(jié)約研發(fā)時(shí)間。

五、總結(jié)

　　基于XR技術(shù)的柔性臺(tái)架整車人機(jī)虛擬驗(yàn)證系統(tǒng)是一種先進(jìn)的驗(yàn)證手段，可以幫助各專業(yè)部門工程師更快速、更準(zhǔn)確地評(píng)估車輛設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性、合理性?？梢詭椭髽I(yè)在降低成本，縮短研發(fā)周期, 提升車輛研發(fā)質(zhì)量等方面的目標(biāo)提供一種新的研發(fā)手段。

　　XR整車人機(jī)虛擬驗(yàn)證系統(tǒng)是未來(lái)汽車研發(fā)不可或缺的手段，將助力車企在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中保持更快更強(qiáng)的研發(fā)速度，引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快推進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力。