基于VR 的虚拟测试技术与应用策略

董琰 宜兴高等职业技术学校

现阶段我国对VR 技术的研究正在不断深入。通过对VR 技术的科学应用，可以为用户提供多通道人机界面、真实化的交互操作、三维视觉空间。结合对现实世界的真实、动态模拟，可以构建出真实的动态环境，在满足用户心理需求的同时，实现VR 技术作用与价值的重复体现。当然，VR 技术的应用还起到转变人们信息获取方式的作用，进而达到促进人机交互效果提升的目的。基于VR 的虚拟测试技术，属于新型测试技术。通过将产品进行虚拟环境的模拟，并进一步在虚拟环境中对产品性能进行模拟，能够起到测试效果提升的作用。

一、虚拟现实测试技术概念

（一）虚拟现实技术分析

所谓虚拟现实技术，又称之为VR 技术，是指通过对显示设备、控制设备、计算机图形系统的科学应用，在计算机中进行三维环境的生成，并为人们提供沉浸感的一种交互技术。当然，VR 还可以被定义为通过计算机所构建的一种模拟系统，并且所构建的虚拟世界可以获取一定体验感。VR 通过虚拟环境，对用户的视觉、触觉、味觉、听觉、嗅觉产生作用，让用户得到身临其境的感觉。VR 技术的组成包括了计算机图形学、智能接口技术、多传感器技术、网络技术、高性能计算机系统、图像处理技术、模式识别技术、人工智能技术、语音处理技术等，这使得VR 技术自身具备综合性高新技术，也正是因此，VR 技术在现阶段我国各个领域都得到广泛应用。

（二）虚拟现实测试技术分析

就虚拟现实测试技术而言，是指在VR 技术、测试技术综合应用的基础上，所研发的一种新型测试技术，其目的是实现对传统测试方式的创新和拓宽。与其他虚拟技术相似，虚拟现实测试技术可以适用于通用的测试目的中，可以对相关测试信息（包括测试传感信息、测试对象信息、测试系统信息等）进行有效表达。通过对相关计算机硬件和软件的应用，实现对虚拟测试系统的构建，并基于对测试系统的应用实现，对测试过程进行多方面的优化和仿真分析。

虚拟现实测试技术的应用，其主要优点表现在：（1）该技术所具备的虚拟测试系统可以进行物理测试的体现，并且该技术具备全面模拟功能以及仿真物理测试功能，应用该测试技术可以帮助人员进行物理测试系统的再现。（2）虚拟测试系统在一定程度上要优越于物理测试系统，因为虚拟测试系统具备虚拟化、网络化以及智能化等优势，所以在实际物理测试中无法得到实践的设想可以利用虚拟测试系统进行实践，从而大幅度提升物理测试效果。（3）该测试系统可以进行物理测试系统的静态体现，并且可以通过智能化互动的方式进行物理测试系统优化，在强化人们对物理测试系统认知的同时，促进人们物理测试认知的升华。（4）虚拟测试系统可以进行物理测试过程的模拟，并且通过虚拟测试与物理测试系统的结合，实现对半实物测试的模拟。也正因此，可以体现出物理测试系统包含在虚拟测试系统之中。

二、虚拟现实测试技术特点

如图一所示，虚拟现实测试技术组成包括测试技术、仿真技术、VR 技术，其知识体系也是上述领域学科的融合。

图一：虚拟测试技术组成

而针对虚拟测试技术的应用，其特点体现在：（1）虚拟测试系统注重用户操作。通过对虚拟现实测试技术的应用，可以实现用户从测试观察者的转变为测试的参与者，可以促使用户自身的创造性思维得到充分的发挥和体现。而在具体参与过程中，其参与形式具体包括系统仿真结果分析阶段的对“测试物”的调试和分析；虚拟环境中需要进行的相关操作和控制决策的响应。（2）人机接口有着较强的交互通讯能力。通过对VR 技术的科学应用，大幅度提升测试系统的人际交互通讯能力，为相关工作人员工作的开展提供更为自然和柔性的人际交互接口，使工作人员的创造和创新能力有了更大的发展空间。（3）数据输出与测试形式多样化。在通常情况，以往工程仿真计算结果的表现形式多为数据、表格以及曲线等。虽然测试的结果精准，但是对于测试参与者来说缺少一定的直观性和真实感。如果运用虚拟测试系统进行测试，不仅可以得到传统检测方法下的精准计算结果，测试人员还可以通过声音和图像等形式，“真实”体验整个测试过程。这有助于强化工作人员对测试结果的理解与掌握。同时这种虚拟测试技术对于非专业的决策者来说，无疑为其决策提供了较为直观的“使用”体验。

三、虚拟测试技术框架体系

VR 虚拟现实测试技术的主要构成包括：（1）虚拟生成器，主要功能是进行三维立体图像的生。（2）虚拟测试平台，主要功能是进行现实环境信息、测试系统信息的接受，并对测试过程进行控制和规范以及用户交互。（3）虚拟仪器模块，主要功能是进行虚拟或现实测试系统信息的接收，并对相关信号进行处理。（4）立体视觉模块，主要功能进行动态环境的构建。（5）数据库系统，主要包括测试数据库、场景数据库、产品数据库等。（6）测试设备，主要作用是进行现实对象和设备与虚拟测试的结合。（7）用户，是指系统开发人员或者是测试的参与人员。

图二：虚拟测试技术构成

四、 虚拟现实测试技术的应用策略

（一）专用虚拟测试技术的应用

专用虚拟测试技术多应用于制造厂商对其生产的产品进行检测。目前专用虚拟测试技术在汽车操作稳定性中得到良好的应用，可以实现对车辆驾驶机理、参数的有效调整。在具体应用过程中，首先需结合对汽车操作稳定性现状的分析，构建虚拟测试系统根，确保其虚拟测试系统满足汽车开发制造的实际需求，而后在保障测试结果的同时，实现对仿真结果真实性的提升。在测试过程中，首先虚拟测试平台通过对零器件参数等复杂数据的分析，将成品汽车的相关数据以图像的方式进行直观性体现。通过测试系统所得出的图形、动静态、颜色等画面的真实体现，帮助相关工作人员理解测试结果，发现设计中存在的问题，查找问题发生的原因。而后虚拟测试系统通过对汽车生产全过程进行模拟试验，通过模拟不同情况下整车的组装，来确定组装流程对汽车稳定性所造成的影响，进而帮助相关工作人员可以直观了解最佳组装流程和细节的把控。最后在操控环节，通过虚拟测试系统相关工作人员可以直观了测试环境对汽车稳定性所造成的影响，找出汽车操作稳定性中存在的弊端问题，通过对相关解决策略和方案的制定，进而大幅度提升汽车操作稳定性，并提高汽车悬架系统参数调节的精准性与科学性，进而提高汽车生产制造质量。

虚拟测试技术的应用，做到从小到大、从局部到全面的发展历程，在汽车操作稳定性分析、设计过程中都得到深入应用。汽车操作稳定性试验在虚拟测试技术应用的背景下，逐渐从外场、实物试验转变为数学模式及其实验室试验，通过对虚拟测试领域新成果的应用，实现对汽车操作稳定性的科学分析和设计，进而最短时间内，实现对最低成本且较优性能汽车的设计。在具体测试过程中，针对车辆操作稳定性的虚拟测试实验，就是利用相关汽车运动学计算数据与试验数据进行汽车模型的构建。在整个测试中，汽车模型只存在于驱动虚拟环境中。然后在计算机显示器中进行实验过程中相关状态变化的显示和映射，再结合对相关交互手段的应用，进而让用户在实际虚拟测试中体会到身临其境的感觉。

当然，在操纵稳定性测试中，其测试方案为“人在回路”方案，基于对VR 技术的应用，进行虚拟测试平台的构建，并且在测试平台中对汽车操纵相关条件进行输入，然后以此为基础开展汽车蛇行试验、双移线试验等，进而分析车辆在不同条件和参数变化的背景下，其汽车悬架系统的表现具体情况，从而实现对汽车操纵稳定性进行深入分析。

（二）通用虚拟测试技术的应用

通用虚拟测试技术多用于个人或小企业，一般是由某测试提供商提供的，对某类测试的较为成熟的架构和核心，只是测试控制或极少部分测试数据库是按照用户要求制定。

就VR 显示方面而言，由于系统的差异使得不同VR 系统所需的硬件需求存在一定的差异，具体包括桌面系统和宽屏幕投影系统。桌面系统具有小巧、精炼等特点，具有广泛推广优势，并适合单人应用。现阶段，VR 桌面系统因为成本造价相对较低，再加上我国计算机行业的迅猛发展，被广泛应用到各个领域中，包括地理、生物、气象等领域[8]。VR 桌面系统的优势和特点能够满足通用虚拟测试技术的需求方的需求，因此通用虚拟测试技术多运用VR 桌面系统进行显示。

目前通用虚拟测试技术被广泛应用于网络虚拟无损检测中。通过对虚拟无损检测系统的构建，实现对相关无损检测任务的有效完成。而针对虚拟无损检测系统而言，其主要工作原理是基于同一Web Page下，以JavaApplet 为控制核心，将JavaApplet 与VRML 进行融合，同时利用Java 小程序进行测试计算。该系统主要工作过程体现在：用户先利用HTML 进行VRVT 系统的启动，然后结合具体情况进行功能选择，随后系统会呈现出三维构造状态，并动态化显示。然后利用Java 小程序进行计算，最终形成动态化显示。通过此类架构和控制核心，只要修改用于测试的Java 小程序，就能够有效完成不同的无损检查任务。

五、结束语

总而言之，VR 虚拟测试技术的不断深入研发，已经在我国工业、航空、军事等领域得到充分的应用。但是受到科学技术的限制，使得VR 虚拟测试技术的研发仍存在些许问题，需要通过对其技术的不断创新研发，来最大化发挥出VR 虚拟测试技术的作用和价值。