【試驗工程師·公益學習營】第九期第3講
【試驗工程師·公益學習營】總第43講，于2020年11月6日如期舉行，本期講師是北京真景科技有限公司總經理兼創(chuàng)始人吳亞西，吳老師是計算機圖形學與虛擬現(xiàn)實技術專家，主要研究方向為虛擬現(xiàn)實技術在高端制造業(yè)的應用。
本期課程的重點是虛擬現(xiàn)實技術在高端制造行業(yè)的應用，分為以下五個方面：VR/AR/MR平臺技術要點及特性、VR/AR/MR平臺在復雜產品虛擬樣機設計的應用、VR/AR/MR平臺在復雜產品展覽展示的應用、VR/AR/MR平臺在復雜產品試驗和保障的應用、 車間數(shù)字孿生及可視化系統(tǒng)案例。
一、VR/AR/MR平臺
虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）的特征為：電腦方式數(shù)字化，3D 交互（Interactive），無限接近真實（視覺、觸覺）。增強現(xiàn)實（Augmented Reality）/混合現(xiàn)實（Mix Reality）的特征為：真實的場景和環(huán)境；虛擬、數(shù)字化的3D信息；相互疊加，實中有虛、虛中有實。XR是VR、AR和MR的統(tǒng)稱，是多樣化的數(shù)字可視化現(xiàn)實技術。
先進復雜產品可視化平臺應具備的主要技術要點：
1、工業(yè)級實時渲染引擎，支持多種超高質量數(shù)字模型的可視化渲染方式
2、支持復雜大型工業(yè)CAD數(shù)據(jù)模型
3、支持5G應用，支持云應用（云渲染）
4、支持各類XR終端顯示設備，各類大型綜合顯示環(huán)境
隨著5G云渲染技術的發(fā)展，使得VR云平臺在5G時代得到更廣泛應用，VR云平臺基于云渲染技術打造高精度VR內容、基于云計算技術開發(fā)可交互VR內容、采用AI輔助支持零基礎人員開發(fā)VR內容。
二、VR/AR/MR平臺在復雜產品虛擬樣機設計的應用
在新品設計過程中，設計師可以直接將原始三維數(shù)據(jù)導入TMAX3D–VR可視化平臺，賦予真實的材質紋理和燈光信息，通過VR顯示設備或者電腦屏幕直接觀看真實的實時3D效果，方便設計方案的對比與評審，減少對物理樣機的依賴，有效降低新品的研發(fā)成本，縮短新品設計周期。
VR/AR/MR平臺應具備的功能及特性：
1、超大數(shù)據(jù)量支持
2、CAD數(shù)據(jù)直接、快速讀取
3、光線跟蹤、效果逼真
4、基礎材質庫豐富，模擬自然、真實
5、可量身定制平臺、材質庫等
6、一鍵智能渲染 (方便非VR專業(yè)工程師創(chuàng)建內容)
7、支持物理臺架1:1 擬合驗證
VR/AR/MR平臺支持基于網(wǎng)絡的多部門異地協(xié)同工作，同時對同一套3D VR內容進行實時評審、討論。平臺應具備的AR/MR特性及優(yōu)勢為：支持超大數(shù)據(jù)量、超真實的實時AR渲染效果；操作簡單的全圖形化AR、MR開發(fā)工具，方便實現(xiàn)各類AR、MR交互設定。
三、VR/AR/MR平臺在復雜產品展覽展示的應用
VR/AR/MR平臺特性及要點：
1、多格式、Passes分層輸出
2、支持各種多通道顯示輸出
3、支持國際主流中高端頭戴式VR顯示設備
4、支持多種國際頂級工業(yè)級交互跟蹤外設
四、VR/AR/MR平臺在復雜產品試驗和保障的應用
VR技術可以應用在航空航天、汽車制造、工業(yè)產品和AR/MR虛擬維修裝配等領域。VR/AR/MR平臺具備頂級工業(yè)跟蹤系統(tǒng)（A.R.T.）和人機工程力反饋系統(tǒng)（Haption）。頂級工業(yè)跟蹤系統(tǒng)A.R.T.支持工業(yè)測量和人機工程動作捕捉，支持高精度的物體位置和方向測量，可在6自由度獨立跟蹤20個以上目標，支持實時高精度地全身跟蹤、手指跟蹤，跟蹤精度最高可達0.1mm。人機工程力反饋系統(tǒng) Haption：實現(xiàn)接近真實物理碰撞力量感應的操作模擬，支持3自由度、6自由度力反饋模擬，支持虛擬物體重力模擬，實現(xiàn)對產品數(shù)字模型的虛擬維護、過程策劃、裝配工藝驗證、機器人控制、可達性驗證、裝配訓練等功能。
虛擬維修裝配：
1、平臺采用的是物理引擎，支持實時動態(tài)碰撞干涉檢查、模擬自由落體等物體特性
2、支持碰撞干涉高亮顯示、阻止穿透等多種反饋形式
3、支持部件分組、實時拾取、預算、驗證合理空間內的裝配路徑等功能
4、用于裝配與拆卸的可行性分析、裝配路徑檢查、裝配空間展示、高質量的實時裝配路徑定義等
五、車間數(shù)字孿生及可視化系統(tǒng)案例
傳統(tǒng)電子手冊沒有任何材質信息而新一代電子手冊（基于VR技術）是具有真實材質感的產品效果呈現(xiàn)，可以根據(jù)產品BOM表和材質庫，批量渲染模型。
最后，吳老師以某重工企業(yè)、某工程機械研究院和某汽車集團技術中心為例，為大家介紹了可視化系統(tǒng)在實際中的應用情況。
