汽車(chē)工業(yè)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1、汽車(chē)工業(yè)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)汽車(chē)工業(yè)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱“VR”），是一種可以創(chuàng)造和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這里的虛擬世界是指全體虛擬環(huán)境或給定仿真對(duì)象的全體。而“虛擬環(huán)境”一般是指用計(jì)算機(jī)生成的有立體感的圖形，它可以是特定現(xiàn)實(shí)環(huán)境的表現(xiàn)，也可以是純粹構(gòu)想的世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)，其建立在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真學(xué)、并行技術(shù)、人工智能、多媒體技術(shù)及高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等技術(shù)基礎(chǔ)之上

2、?；旌犀F(xiàn)實(shí)使用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)汽車(chē)廠和產(chǎn)品進(jìn)行虛擬，根據(jù)程度不同，通常分為如下個(gè)幾層次：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，簡(jiǎn)稱“AR”）；增強(qiáng)虛擬（AugmentedVirtuality，簡(jiǎn)稱“AV”）；虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱“VR”）。而其中前兩項(xiàng)又被合稱為“混合現(xiàn)實(shí)”（MixedReality，簡(jiǎn)稱“MR”），見(jiàn)圖1。圖1混合現(xiàn)實(shí)示意圖MR技術(shù)與VR技術(shù)的主要區(qū)別在于MR是一種“建立在真實(shí)基礎(chǔ)上的虛擬”

3、，其看上去比VR技術(shù)所呈現(xiàn)的效果更加真實(shí)，應(yīng)用起來(lái)也更為簡(jiǎn)單，MR技術(shù)也是近些年來(lái)才逐步興起的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)?；旌犀F(xiàn)實(shí)，顧名思義，就是將實(shí)體的的場(chǎng)景或物體與虛擬的場(chǎng)景或物體相結(jié)合所產(chǎn)生的混合世界。數(shù)字化工廠“數(shù)字化工廠”又稱“虛擬化工廠”，即通過(guò)數(shù)字化技術(shù)、現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將傳統(tǒng)實(shí)物工廠所擁有的職能通過(guò)數(shù)字化形式在網(wǎng)絡(luò)上再現(xiàn)，并且在技術(shù)和實(shí)現(xiàn)的手段上大大擴(kuò)展了傳統(tǒng)工廠的各項(xiàng)職能。1991年，美國(guó)里海大學(xué)在《21世紀(jì)制造企業(yè)的戰(zhàn)略》報(bào)告

4、中首次提出了“敏捷制造”和“虛擬企業(yè)”的概念。該報(bào)告設(shè)想到2006年建立美國(guó)汽車(chē)（USM）公司，即實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)的敏捷制造虛擬工廠，若該設(shè)想能如期實(shí)現(xiàn)，未來(lái)敏捷制造虛擬企業(yè)的模式將表現(xiàn)為由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的多個(gè)柔性制造單元組成的分布式自動(dòng)制造與虛擬制造系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，通用和原戴姆勒克萊斯勒公司采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)一種新車(chē)型的時(shí)間從一年以上縮短到兩個(gè)月左右，開(kāi)發(fā)成本最多可降到原來(lái)的110，而按照常規(guī)，單就車(chē)型開(kāi)發(fā)時(shí)間看，新款汽車(chē)的設(shè)計(jì)至少需12

5、～18個(gè)月。在原戴姆勒克萊斯勒公司耗資巨大的梅賽德斯汽車(chē)設(shè)計(jì)中心里，設(shè)計(jì)人員可在該中心提供的“虛擬現(xiàn)實(shí)中心”的虛擬環(huán)境中進(jìn)行工作，車(chē)身設(shè)計(jì)師可以在這里檢查車(chē)體的線條和輪廓，檢測(cè)車(chē)身表面的光潔度，分析汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)等性能。全球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展方興未艾，美、日、歐等工業(yè)國(guó)家預(yù)備將該項(xiàng)技術(shù)作為競(jìng)爭(zhēng)未來(lái)市場(chǎng)的關(guān)鍵手段。2.在生產(chǎn)中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，虛擬制造系統(tǒng)是由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)，其利用計(jì)算機(jī)支持技術(shù)對(duì)生產(chǎn)和制造

6、的汽車(chē)進(jìn)行全面建模和仿真，能夠仿真非實(shí)際生產(chǎn)的材料和產(chǎn)品，同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的信息。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用范圍涉及到汽車(chē)的整個(gè)生命周期，它可以在汽車(chē)生產(chǎn)設(shè)備、工裝和模具，甚至樣車(chē)的設(shè)計(jì)之前，很容易地對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過(guò)程進(jìn)行建模、修改、分析及優(yōu)化。例如，日產(chǎn)曾用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件“試線”，模擬從儀表板上拆除氣囊組件，此時(shí)發(fā)現(xiàn)擋風(fēng)玻璃礙事，總裝線上的工人不方便操作，由于預(yù)先發(fā)現(xiàn)了這一問(wèn)題并將其及時(shí)解決，因此避免了正式生產(chǎn)時(shí)的麻煩。3.在試驗(yàn)中的應(yīng)用虛擬試驗(yàn)

7、技術(shù)作為虛擬制造技術(shù)的一個(gè)環(huán)節(jié)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)及汽車(chē)被動(dòng)安全性研究中。虛擬試驗(yàn)方法的核心是有限元法和多剛體動(dòng)力學(xué)的數(shù)值方法，它通過(guò)一定的前后處理程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模板，輸入CAD文件，在計(jì)算機(jī)中模擬出與實(shí)際試驗(yàn)相同的環(huán)境，然后通過(guò)計(jì)算，得到試驗(yàn)報(bào)告。常見(jiàn)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)首先了解客車(chē)的基本參數(shù)、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、運(yùn)輸、貯存、國(guó)標(biāo)、行標(biāo)以及企標(biāo)等最基本的專業(yè)知識(shí)；其次由新品的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)參加項(xiàng)目的成員利用“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”分