三維可視化技術在車用發動機維修資料管理系統中的應用研究

閆玉，陳有兵，劉棟，白克勤，劉浩

（濰柴動力股份有限公司，山東濰坊261061）

1 引言

車用發動機種類繁多，不同的產品系列、不同排放、不同用途及用戶的特殊性要求導致發動機的外觀種類多達上千種，對發動機的售后維修人員來說是極大的挑戰，極易造成維修過程錯誤或者維修工時的增加，最終導致發動機企業維修成本的增加。因此，如何提高發動機售后維修水平，提高維修效率及準確性必定成為企業要解決的問題之一。

2 導致發動機維修成本增加的因素

導致發動機維修成本增加的因素包括：（1）發動機外觀多樣；（2）發動機維修信息的獲取效率低且有效性低；（3）發動機維修工人的熟練程度。因此，基于以上原因，發動機企業急需一種可以將發動機結構及維修工藝過程以清晰、準確的方式傳遞給售后維修人員的技術手段。維修人員可以掌握發動機的實時狀態信息，獲取相關的故障維修資料等信息，提升維修效率及準確性[1]。

3 三維可視化技術及優點

三維可視化技術在發動機維修行業的應用優勢為：（1）信息傳遞速度快、更簡潔。用圖、表或三維模型來傳遞較為復雜且煩瑣的發動機維修過程的數據信息，可確保信息接收者能正確理解信息之間的關系，且信息傳遞準確性高。（2）信息接收深刻、不用多次返工。圖形化后的數據更為容易理解及有趣，在發動機維修者的受培訓過程中更容易記住，提高培訓的效果。（3）信息的可交互性。由于三維可視化維修過程由三維模型、仿真動畫、聲音、技術插圖、文字等多種形式組成[2]，故區別于傳統的文檔信息的單方向信息傳遞，信息接收者可根據自己的需求變換視圖方向，實現對其裝配結構進行拆解。

4 三維可視化技術在發動機維修資料中的應用研究

4.1 三維可視化技術應用過程

三維可視化技術應用整體流程如圖1所示。（1）發動機研發工程師對產品進行設計的同時將發動機的三維模型信息上傳至企業內部的信息共享平臺，此三維模型為已經過簽審后的最終模型。（2）發動機售后服務資料編制工程師從共享平臺中下載此三維模型，對其進行輕量化處理，處理后的模型導入三維拆裝動畫制作軟件中。根據發動機維修模塊的每個工步制作與其相對應的拆裝動畫模塊，內容包含拆裝步驟、工裝操作過程及關鍵工藝描述。（3）發動機售后服務資料編制工程師將每個拆裝動畫嵌入相對應的XML模塊文檔中，通過服務資料發布系統發布為HTML網頁版或手機版，售后維修人員可在線預覽或打印、下載。

圖1 發動機維修過程三維可視化處理流程

4.2 發動機維修資料中的三維可視化關鍵技術

4.2.1 三維模型數據完整性

三維可視化過程對于發動機零部件相互之間裝配關系進行描述的同時，還可以展示關鍵工序所需要的工裝、裝配的關鍵操作工藝[3]。三維模型數據的完整性確定了三維可視化的制作效果及信息傳遞的完整性，這就要求研發工程師輸出的產品模型與產品明細一一對應，尤其是發動機的性能關鍵件及配置關鍵件。

4.2.2 三維可視化模塊匹配的文檔描述精確性

三維可視化模塊完成后，作為單獨的元素插入到與之對應的拆裝文檔模塊中，維修資料編制工程師需對三維可視化模塊進行文字說明，文檔的精準描述能更有效的傳遞維修信息。

4.2.3 三維可視化模塊的信息更新傳遞性

發動機產品三維模型發生更改后，售后服務資料工程師能及時獲取更改信息，用更改后的三維模型完成三維拆裝動畫模塊的制作，并替換XML文檔中的模塊，更新發布文檔內容。

4.3 發動機維修資料中的三維可視化技術應用

該可視化技術基于Windchill 10.1管理系統、Creo parametric產品設計軟件及Creo Illustrate2.0三維動畫制作軟件，發布平臺為企業開發的售后維修查詢平臺。工作流程如圖2所示。

1）發動機產品研發工程師將產品研發過程中所生成的三維模型（.ASM）上傳至Windchill系統中進行管理，并經過審核后模型定型。

圖2 發動機維修資料三維可視化工作流程圖

2）售后服務資料工程師將.ASM格式的三維模型用Creo Parametric2.0轉化為.PVZ格式的，并保存至Windchill系統的售后服務資料管理庫中。此過程可將源數據模型壓縮至約1/10，且數據信息不丟失。

3）將Creo illustrator軟件與Windchill系統進行集成。Creo illustrator為專業的3D技術插圖制作軟件，資料編制工程師用此軟件打開輕量化后的三維模型，使用動畫制作工具制作拆裝動畫，可用文字形式描述拆裝工藝特殊要點，且后期可添加相應的語音信息。完成后保存.pvz格式的數據至Windchill系統中，且編號唯一。

4）打開與此三維拆裝動畫相對應的XML模塊文檔，將.PVZ的動畫模塊插入到相應的拆裝工步中，且文檔內容需與動畫中的信息描述完全一致。三維動畫模塊隨XML文檔同步進行發放。

5)通過發布引擎在企業對外發布平臺進行發布，用戶可點擊動畫播放對拆裝過程進行學習，另外，也可對發動機的組件進行手動分解了解內部結構，實現交互式的學習過程。

5 結語

三維可視化技術在發動機維修中的應用可以縮短企業的產品培訓過程，提高維修的準確性及維修效率，使發動機維修資料的展示逐步為維修人員所接受，手機端的發布更是方便、快捷。

本技術還需深入考慮一些問題，如解決網頁及手機客戶端窗口自適用的問題；手機端預覽所使用的流量最小與三維動畫清晰度最佳匹配的問題；三維拆裝動畫制作標準以及聯動機構的最佳展示方式等，以達到客戶感受最佳的目的。