產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)制造面臨的挑戰(zhàn)

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，制造業(yè)由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，同時我國經(jīng)濟(jì)增速放緩，企業(yè)生存壓力陡增，市場競爭日趨激烈，因此轉(zhuǎn)型升級將會成為制造企業(yè)求生存、求發(fā)展的必然選擇。而虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品的研發(fā)過程中減少甚至替代樣機(jī)的制造，降低研發(fā)成本、減少研發(fā)周期、提升產(chǎn)品質(zhì)量，能夠在產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、營銷展示及運(yùn)營維護(hù)的全生命周期中，發(fā)揮重要支撐作用的。

VR/AR產(chǎn)品全生命周期一體化平臺

和遠(yuǎn)科技虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解決方案可以實(shí)現(xiàn)一套在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品外觀與功能展示、結(jié)構(gòu)展示與評審、人機(jī)工程分析與驗(yàn)證、檢修培訓(xùn)等功能的一體化平臺。

1.業(yè)務(wù)功能如下：

• 實(shí)現(xiàn)基于VR技術(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展示與評審。

• 實(shí)現(xiàn)基于VR/AR技術(shù)的產(chǎn)品外觀展示與功能展示。

• 實(shí)現(xiàn)基于VR技術(shù)的復(fù)雜產(chǎn)品快速模塊化設(shè)計(jì)和前置人機(jī)工程驗(yàn)證。

• 實(shí)現(xiàn)基于VR技術(shù)的產(chǎn)品人機(jī)工程仿真分析與驗(yàn)證。

• 實(shí)現(xiàn)基于VR技術(shù)的檢修培訓(xùn)。

平臺總體架構(gòu)

平臺功能介紹

1.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展示與評審系統(tǒng)包含以下兩個模塊：

數(shù)字樣機(jī)評審模塊（TechViz）主要支持Pro/E、Creo、Catia等主流三維設(shè)計(jì)軟件中產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)、ANSYS、ABAQUS等主流CAE軟件仿真數(shù)據(jù)以及其他工業(yè)、工程、仿真模型數(shù)據(jù)的三維立體多通道顯示，并在立體顯示環(huán)境中通過剖切面、距離測量、截屏、自定義注解等功能以及進(jìn)行視頻錄制等功能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評審與CAE可視化分析。

大屏VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)主要用于產(chǎn)品的1:1三維立體交互顯示，顯示環(huán)境可以采用CAD Wall大屏，CAVE等，能夠?yàn)橛^看人員提供高度沉浸感的體驗(yàn)環(huán)境。

2.產(chǎn)品外觀展示與功能展示系統(tǒng)包含以下三個模塊：

產(chǎn)品三維虛擬展示模塊，主要用于通過對產(chǎn)品的360°無死角觀看，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的外觀展示，通過爆炸、透明部件等形式進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)展示，還可展現(xiàn)產(chǎn)品的活動機(jī)構(gòu)及關(guān)鍵參數(shù)等信息。

產(chǎn)品模型編輯器模塊，主要用于導(dǎo)入工業(yè)/工程設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行輕量化處理及材質(zhì)的編輯器配置，并對其進(jìn)行產(chǎn)品三維虛擬展示模塊各展示功能的配置。

AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互體驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于支撐在實(shí)體產(chǎn)品基礎(chǔ)上混合虛擬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展示。

3.產(chǎn)品快速模塊化設(shè)計(jì)與前置人機(jī)驗(yàn)證系統(tǒng)包含以下三個模塊：

快速模塊化設(shè)計(jì)模塊主要用于導(dǎo)入工業(yè)/工程設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行輕量化處理及材質(zhì)的編輯器配置，形成產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)部件庫、產(chǎn)品環(huán)境庫。

在產(chǎn)品部件、承載的產(chǎn)品環(huán)境模型經(jīng)配置后形成的庫文件基礎(chǔ)上，為客戶提供一個調(diào)用與擺放部件的產(chǎn)品快速模塊化設(shè)計(jì)工具，以完成需要前置人機(jī)驗(yàn)證的產(chǎn)品方案配置。

前置人機(jī)驗(yàn)證模塊在1:1沉浸式虛擬環(huán)境中體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，基于UIC651標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行可視性、可達(dá)性驗(yàn)證。在可達(dá)性驗(yàn)證中還可即時調(diào)整各部件位置與朝向，以輔助快速方案修正。并支持輸出相關(guān)前置人機(jī)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)、圖紙。

頭戴VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)主要用于提供第一人稱沉浸體驗(yàn)及手勢識別交互操作的支撐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案可視性、可達(dá)性驗(yàn)證與調(diào)校。

4.產(chǎn)品人機(jī)工程仿真分析與驗(yàn)證系統(tǒng)包含以下幾個模塊：

• 數(shù)字樣機(jī)評審模塊主要調(diào)用DELMIA中的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)與虛擬人到三維立體多通道環(huán)境中顯示。

• 虛擬裝配仿真模塊（RTID）支撐全身動作捕捉系統(tǒng)獲取人體動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動DELMIA中的虛擬人，并使及具備物理屬性與碰撞檢測能力。

• 動作捕捉系統(tǒng)（ART）用于采集人體動態(tài)數(shù)據(jù)。

• 頭戴VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)用于提供第一人稱沉浸體驗(yàn)裝配仿真與人機(jī)操作環(huán)境。

• 大屏VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)用于提供第三人稱監(jiān)視視角裝配仿真與人機(jī)操作環(huán)境。

5.產(chǎn)品檢修培訓(xùn)系統(tǒng)包含以下兩個模塊：

• 邏輯編輯器模塊可以和《產(chǎn)品外觀展示與功能展示系統(tǒng)》共用產(chǎn)品模型，也可通過同樣的模型導(dǎo)入輕量化處理及材質(zhì)編輯生成新的產(chǎn)品模型。邏輯編輯器模塊可以編輯檢修流程的檢查部位、問題表現(xiàn)及處理流程，用于進(jìn)行虛擬仿真檢修操作。

• 檢修虛擬仿真模塊支持在大屏VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)、頭戴VR交互體驗(yàn)系統(tǒng)及PC桌面上進(jìn)行檢修培訓(xùn)操作。主要是通過觀察三維產(chǎn)品的各部位，檢查是否有故障表現(xiàn)、并根據(jù)故障處置流程使用相應(yīng)工裝、工具進(jìn)行檢修操作。

?以虛促實(shí)，虛實(shí)結(jié)合，“智”造無限可能。

和遠(yuǎn)科技VR/AR在產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解決方案以大屏、全身動捕、頭盔為主的虛擬驗(yàn)證環(huán)境，利用TechViz、RTID及自研軟件結(jié)合Delmia、Ansys等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的外觀及功能展示、結(jié)構(gòu)評審、人機(jī)驗(yàn)證、運(yùn)維培訓(xùn)等應(yīng)用，使體驗(yàn)者在第一人稱及第三人稱沉浸式立體虛擬環(huán)境下對仿真產(chǎn)品進(jìn)行主客觀評價，為虛擬樣機(jī)替代實(shí)體樣機(jī)提供了多種技術(shù)手段，為企業(yè)提降增提供有力支持，增強(qiáng)了企業(yè)競爭力。

文章部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)