虛擬現實技術在智能制造中的應用探討

胡江川

摘要：隨著我國科技水平的不斷提高，越來越多的先進技術被研發出來，也逐漸在向生活化靠攏，進而滿足人們的需求和經濟發展，其中虛擬現實技術是近些年最亮眼的技術，給未來科技發展、經濟發展指明了方向，已經成為全球科技關注的焦點。本文對虛擬現實技術在智能制造中的應用進行詳細探討，希望能對相關領域的技術人員帶去一定幫助。

Abstract： With the continuous improvement of China's scientific and technological level， more and more advanced technologies have been developed， and they are gradually moving closer to life to meet people's needs and economic development. Among them， virtual reality technology has been the brightest in recent years. The technology has pointed out the direction of future scientific and technological development and economic development， and has become the focus of global scientific and technological attention. This article discusses in detail the application of virtual reality technology in intelligent manufacturing， and hopes to bring some help to technicians in related fields.

關鍵詞：虛擬現實技術;智能制造;應用探討

Key words： virtual reality technology;intelligent manufacturing;application discussion

中圖分類號：TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0240-02

0? 引言

虛擬現實技術的提出最早可追溯到上個世紀80年代，是在近些年被熟練掌握的技術手段，這一技術手段也在慢慢向各個行業中進行滲透，以此來推動行業進步、讓企業發展模式做到完美轉變。制造業作為我國重要的支柱產業，對于我國推動我國經濟發展起著不可忽視的重要作用，因此，對虛擬現實技術在智能制造中的應用進行探究也就變的非常有必要，具有現實研究意義。

1? 虛擬現實技術與智能制造業概述

1.1 虛擬現實技術含義

虛擬現實技術還有一個大眾熟知的名稱，那就是VR，在現實生活中，我們也可以常常見到VR體驗館，但是并沒有對其有過深的了解，接下來我們將進行詳細的探知。

虛擬現實技術是一門綜合性質的技術，融合了較多科技手段，如數字圖片處理技術、多媒體技術、傳感器技術等等，具有綜合性的功能。虛擬現實技術還融合了硬件技術和軟件技術，結合了硬件、軟件各項優勢于一體，使得受眾人群可以沉浸在虛擬世界，并在虛擬世界進行操控和觀看（如圖1）。虛擬現實技術這些年在社會中引起了不小的應用反響，討論聲熱烈，受歡迎程度也在逐年上升，已經成為當前最主流的技術，越來越多的用戶喜歡投入到虛擬現實技術構建出的虛擬世界中進行體驗，不僅做到實時掌控和操作，還能在其中收獲刺激的觀感和體驗，實現了人機互動，大大體現了計算機、虛擬現實技術的先進優勢，也給大眾群體帶去了更好的體驗，大大滿足了人們的需求。由此可見，虛擬現實技術擁有廣泛市場，也還有許多的提升空間。

當前的虛擬現實技術應用的范圍較廣，涉及航空、建筑、汽車、醫學和娛樂等行業，在未來還會發揮更大的作用和影響。

1.2 傳統制造業現狀

傳統制造業的問題用現在眼光還來還是存在不少問題的，作為我國經濟的主體，傳統發展模式更應被打破，阻礙傳統制造業的問題有創新能力不強、對國外技術依賴性強、產品質量得不到保障、資源利用低等等，急需做出調整、做出改變。

1.3 虛擬現實技術在智能制造中的應用必要性

由以上內容我們得知傳統制造業問題較多，急需高科技手段介入，以此來解決問題、提升制造效率、提升產品質量，這也是時代發展的趨勢和必然性，制造業外部環境在變化，制造業也要緊隨主流趨勢向智能方向靠攏，融入虛擬現實技術，更好展現經濟主體地位，更好為我國經濟發展做出突出貢獻。在轉型的大浪潮下，制造業也急需借助虛擬現實技術增強自身對外競爭力，走出一條創新之路，打造屬于我國的品牌，促進經濟昌盛、民族富強，是當下我國提升國力、保障社會穩定、走向強國之列的必走之路，虛擬現實技術在智能制造中的應用意義和必要性也就不言而喻了。

2? 虛擬現實技術系統分類

虛擬現實技術的最主要應用亮點在于可以讓受眾群體沉浸在虛擬環境中，也由于不同的沉浸形式和體驗形式有了不同的系統分類，當前的市面上主要分為四種類型：

2.1 桌面虛擬現實系統

桌面虛擬現實系統主要利用計算機和工作站兩方面進行仿真，計算機顯示器可以作為與虛擬世界的連通窗口，用其它工具操控虛擬現實中的場景切換和情境操作，并且將虛擬中的構建物品做到逼真使用，想要達到這樣的效果，還需要用戶實時操控鼠標等工具，并坐在顯示器前，密切關注虛擬環境的變化，根據不同場景做出不同調整。通過計算機的應用，用戶可以在虛擬環境中做到360度角度轉換，還可以操縱各類物品改變環境屬性推動發展情節，雖然可以吸引用戶進行興趣投入，但是這份投入并不能做到全身心，仍舊會受到一些因素的干擾，如外界噪音、變動等。桌面虛擬現實系統最大的好處是人人可以方便、快捷投入虛擬環境中，應用成本較小，缺點就是不能全身心投入，體驗感稍差。當前的桌面虛擬現實系統包含三類技術，分別是靜態圖像虛擬現實技術、VRML技術、桌面CAD技術。這三種技術中，靜態圖像虛擬現實技術好操作、使用代價小，利于個人操作和使用，主要采用連續拍攝的圖片和視頻;VRML技術是一種較有發展空間的技術，前景被眾人看好，采用了文本語言和三維物體，將這些因素添入到虛擬環境中，它的優勢是減少傳輸壓力，主要使用文本構建三維空間，使得需要具備大量數據的虛擬現實可以在計算機網絡中進行實現;桌面CAD系統技術采用了一些三維圖形建構技術，在虛擬空間中實現物體建模，可以完美呈現物品、環境的真實感，但是建模的復雜還是給虛擬現實的體驗帶去了一定難度。

2.2 沉浸型虛擬現實系統

沉浸型虛擬現實系統提供的是投入功能，可以讓用戶置身于虛擬世界中。它的應用功能主要集中在頭盔、手套、跟蹤器、手控等設備上，這些設備的齊頭并進應用，大大增加了用戶體驗真實感，讓用戶可以全身心投入進去。沉浸型虛擬現實系統由三個系統組成：頭盔顯示器系統的應用是隔絕外部世界的畫面和聲音，做到全封閉狀態，讓用戶可以全身心接受系統提供的虛擬畫面和聲音，通過頭部的轉動，還可以與虛擬世界進行交互，如同置身于真實世界一般，是一種主要的工具;投影式虛擬現實系統是可以讓用戶體驗者看到自身形象的一種系統，用戶可以實時觀測到自己的動作和所處位置，并根據投影參照來進一步做出動作;遠程存在系統是一種虛擬技術和機器人控制技術相結合的系統，有助于提升虛擬系統整個工作成效。

2.3 增強現實型虛擬現實系統

增強現實型虛擬現實系統不僅可以構建逼真的虛擬世界，還可以利用它來增強體驗者的切身感受，并將現實生活中人們無法感知的感覺在虛擬現實中得以體驗，對于廣大用戶來說是一種難能可貴的體驗。

2.4 分布式虛擬現實系統

分布式虛擬現實系統支持多個用戶的計算機進行連接，將多個用戶帶入同一個場景中，增強多人的體驗感，增強真實感，加強娛樂性、趣味性，也由此產生了更廣闊的虛擬空間和虛擬場景。

3? 虛擬現實技術在智能制造中的具體應用

3.1 模擬駕駛方面應用

由于在市面中的大型機械設備價格昂貴，操作也需要專業認識來進行，況且在某些操作中可能存在安全隱患，各類風險居高不下，在這種狀況下，虛擬現實技術就可以應用進來，用于開發汽車模擬駕駛器，可以構建虛擬的駕車場景，不斷根據場景切換做出貼合反應，并在投入過程中實時配合指導工人進行操作，大大節省了成本，也減少了不必要的風險，顯而易見的提升了真實機械設備操作成效，有助于企業長遠、可持續發展。

3.2 在航空發動機裝配中的應用

在以往的航空發動機裝配過程中，對于人力的需求往往過大，再加上發動機零件類型眾多，對于裝配要求較高，往往造成人力的專業性也要較高，生產周期往往得不到提升，成本也會順勢居高不下，人力和成本的制約讓裝配效率遲遲得不到提升。而虛擬現實技術在航空發動機裝配中的應用，大大改變了這種局限格局，利用虛擬現實技術對發動機三維模型的虛擬裝配，可以減少裝配失誤率，大大減輕工人承擔責任與壓力，也有效幫助工人提高了發動機裝配熟練度，在成本減少的基礎上效率大大提升，可謂一舉兩得，切實發揮了現實虛擬技術強大優勢。

3.3 在車輛虛擬維修中的應用

傳統的技術維修離不開專業維修員的仔細探查，需要不斷排查汽車構造，去發現汽車存在的問題，需要拆拆卸卸，不僅維修周期長，而且效率還不甚令人滿意。而虛擬現實技術在維修中的應用，可以將更好的技術和服務帶入維修中，切實營造故障、維修環境，讓車輛故障信息與虛擬數據做到同步進行，使得維修人員可以不費太多力氣就可以找出故障源頭，模擬下的維系程序，也可以減少維修工人的氣力、減少思考過程，大大縮短了維修時間、大大提升了維修進度，也使得維修更為精準。

3.4 在模擬實際生產培訓中的應用

在當代的職能制造中，需要工作人員了解詳細的制造流程，并對制造環節加深認知，對工作人員有著高要求、高標準。而虛擬現實技術在生產培訓中的應用，可以將培訓學員和工作人員帶如虛擬車間環境中，可以放心大膽的進行模擬操作，進而加深對生產線工作的了解，使得培訓學員和工作人員盡快適應復雜的操作工序，并在實際生產車間內做好各項制造工作，在虛擬環境中，還可以鍛煉自身對故障的認知，進一步提升解決故障問題的能力。

4? 結束語

綜上所述，我們得知虛擬現實技術的應用范圍較廣，且在智能制造業中發揮了不小的作用，在智能制造業中的應用也會隨著時間的流逝而日漸成熟。在智能制造業中的應用過程中，虛擬現實技術還要積極開發新功能、新技術，不斷在硬件、軟件方面做到突破，只有這樣才能滿足智能制造業的不斷發展，只有這樣才能不斷順應時代發展、社會進步。

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