虚拟现实技术在智能制造中的应用探讨

胡江川

摘要：随着我国科技水平的不断提高，越来越多的先进技术被研发出来，也逐渐在向生活化靠拢，进而满足人们的需求和经济发展，其中虚拟现实技术是近些年最亮眼的技术，给未来科技发展、经济发展指明了方向，已经成为全球科技关注的焦点。本文对虚拟现实技术在智能制造中的应用进行详细探讨，希望能对相关领域的技术人员带去一定帮助。

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.

关键词：虚拟现实技术;智能制造;应用探讨

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

中图分类号：TP391.9                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0240-02

0  引言

虚拟现实技术的提出最早可追溯到上个世纪80年代，是在近些年被熟练掌握的技术手段，这一技术手段也在慢慢向各个行业中进行渗透，以此来推动行业进步、让企业发展模式做到完美转变。制造业作为我国重要的支柱产业，对于我国推动我国经济发展起着不可忽视的重要作用，因此，对虚拟现实技术在智能制造中的应用进行探究也就变的非常有必要，具有现实研究意义。

1  虚拟现实技术与智能制造业概述

1.1 虚拟现实技术含义

虚拟现實技术还有一个大众熟知的名称，那就是VR，在现实生活中，我们也可以常常见到VR体验馆，但是并没有对其有过深的了解，接下来我们将进行详细的探知。

虚拟现实技术是一门综合性质的技术，融合了较多科技手段，如数字图片处理技术、多媒体技术、传感器技术等等，具有综合性的功能。虚拟现实技术还融合了硬件技术和软件技术，结合了硬件、软件各项优势于一体，使得受众人群可以沉浸在虚拟世界，并在虚拟世界进行操控和观看（如图1）。虚拟现实技术这些年在社会中引起了不小的应用反响，讨论声热烈，受欢迎程度也在逐年上升，已经成为当前最主流的技术，越来越多的用户喜欢投入到虚拟现实技术构建出的虚拟世界中进行体验，不仅做到实时掌控和操作，还能在其中收获刺激的观感和体验，实现了人机互动，大大体现了计算机、虚拟现实技术的先进优势，也给大众群体带去了更好的体验，大大满足了人们的需求。由此可见，虚拟现实技术拥有广泛市场，也还有许多的提升空间。

当前的虚拟现实技术应用的范围较广，涉及航空、建筑、汽车、医学和娱乐等行业，在未来还会发挥更大的作用和影响。

1.2 传统制造业现状

传统制造业的问题用现在眼光还来还是存在不少问题的，作为我国经济的主体，传统发展模式更应被打破，阻碍传统制造业的问题有创新能力不强、对国外技术依赖性强、产品质量得不到保障、资源利用低等等，急需做出调整、做出改变。

1.3 虚拟现实技术在智能制造中的应用必要性

由以上内容我们得知传统制造业问题较多，急需高科技手段介入，以此来解决问题、提升制造效率、提升产品质量，这也是时代发展的趋势和必然性，制造业外部环境在变化，制造业也要紧随主流趋势向智能方向靠拢，融入虚拟现实技术，更好展现经济主体地位，更好为我国经济发展做出突出贡献。在转型的大浪潮下，制造业也急需借助虚拟现实技术增强自身对外竞争力，走出一条创新之路，打造属于我国的品牌，促进经济昌盛、民族富强，是当下我国提升国力、保障社会稳定、走向强国之列的必走之路，虚拟现实技术在智能制造中的应用意义和必要性也就不言而喻了。

2  虚拟现实技术系统分类

虚拟现实技术的最主要应用亮点在于可以让受众群体沉浸在虚拟环境中，也由于不同的沉浸形式和体验形式有了不同的系统分类，当前的市面上主要分为四种类型：

2.1 桌面虚拟现实系统

桌面虚拟现实系统主要利用计算机和工作站两方面进行仿真，计算机显示器可以作为与虚拟世界的连通窗口，用其它工具操控虚拟现实中的场景切换和情境操作，并且将虚拟中的构建物品做到逼真使用，想要达到这样的效果，还需要用户实时操控鼠标等工具，并坐在显示器前，密切关注虚拟环境的变化，根据不同场景做出不同调整。通过计算机的应用，用户可以在虚拟环境中做到360度角度转换，还可以操纵各类物品改变环境属性推动发展情节，虽然可以吸引用户进行兴趣投入，但是这份投入并不能做到全身心，仍旧会受到一些因素的干扰，如外界噪音、变动等。桌面虚拟现实系统最大的好处是人人可以方便、快捷投入虚拟环境中，应用成本较小，缺点就是不能全身心投入，体验感稍差。当前的桌面虚拟现实系统包含三类技术，分别是静态图像虚拟现实技术、VRML技术、桌面CAD技术。这三种技术中，静态图像虚拟现实技术好操作、使用代价小，利于个人操作和使用，主要采用连续拍摄的图片和视频;VRML技术是一种较有发展空间的技术，前景被众人看好，采用了文本语言和三维物体，将这些因素添入到虚拟环境中，它的优势是减少传输压力，主要使用文本构建三维空间，使得需要具备大量数据的虚拟现实可以在计算机网络中进行实现;桌面CAD系统技术采用了一些三维图形建构技术，在虚拟空间中实现物体建模，可以完美呈现物品、环境的真实感，但是建模的复杂还是给虚拟现实的体验带去了一定难度。

2.2 沉浸型虚拟现实系统

沉浸型虚拟现实系统提供的是投入功能，可以让用户置身于虚拟世界中。它的应用功能主要集中在头盔、手套、跟踪器、手控等设备上，这些设备的齐头并进应用，大大增加了用户体验真实感，让用户可以全身心投入进去。沉浸型虚拟现实系统由三个系统组成：头盔显示器系统的应用是隔绝外部世界的画面和声音，做到全封闭状态，让用户可以全身心接受系统提供的虚拟画面和声音，通过头部的转动，还可以与虚拟世界进行交互，如同置身于真实世界一般，是一种主要的工具;投影式虚拟现实系统是可以让用户体验者看到自身形象的一种系统，用户可以实时观测到自己的动作和所处位置，并根据投影参照来进一步做出动作;远程存在系统是一种虚拟技术和机器人控制技术相结合的系统，有助于提升虚拟系统整个工作成效。

2.3 增强现实型虚拟现实系统

增强现实型虚拟现实系统不仅可以构建逼真的虚拟世界，还可以利用它来增强体验者的切身感受，并将现实生活中人们无法感知的感觉在虚拟现实中得以体验，对于广大用户来说是一种难能可贵的体验。

2.4 分布式虚拟现实系统

分布式虚拟现实系统支持多个用户的计算机进行连接，将多个用户带入同一个场景中，增强多人的体验感，增强真实感，加强娱乐性、趣味性，也由此产生了更广阔的虚拟空间和虚拟场景。

3  虚拟现实技术在智能制造中的具体应用

3.1 模拟驾驶方面应用

由于在市面中的大型机械设备价格昂贵，操作也需要专业认识来进行，况且在某些操作中可能存在安全隐患，各类风险居高不下，在这种状况下，虚拟现实技术就可以应用进来，用于开发汽车模拟驾驶器，可以构建虚拟的驾车场景，不断根据场景切换做出贴合反应，并在投入过程中实时配合指导工人进行操作，大大节省了成本，也减少了不必要的风险，显而易见的提升了真实机械设备操作成效，有助于企业长远、可持续发展。

3.2 在航空发动机装配中的应用

在以往的航空发动机装配过程中，对于人力的需求往往过大，再加上发动机零件类型众多，对于装配要求较高，往往造成人力的专业性也要较高，生产周期往往得不到提升，成本也会顺势居高不下，人力和成本的制约让装配效率迟迟得不到提升。而虚拟现实技术在航空发动机装配中的应用，大大改变了这种局限格局，利用虚拟现实技术对发动机三维模型的虚拟装配，可以减少装配失误率，大大减轻工人承担责任与压力，也有效帮助工人提高了发动机装配熟练度，在成本减少的基础上效率大大提升，可谓一举两得，切实发挥了现实虚拟技术强大优势。

3.3 在车辆虚拟维修中的应用

传统的技术维修离不开专业维修员的仔细探查，需要不断排查汽车构造，去发现汽车存在的问题，需要拆拆卸卸，不仅维修周期长，而且效率还不甚令人满意。而虚拟现实技术在维修中的应用，可以将更好的技术和服务带入维修中，切实营造故障、维修环境，让车辆故障信息与虚拟数据做到同步进行，使得维修人员可以不费太多力气就可以找出故障源头，模拟下的维系程序，也可以减少维修工人的气力、减少思考过程，大大缩短了维修时间、大大提升了维修进度，也使得维修更为精准。

3.4 在模拟实际生产培训中的应用

在当代的职能制造中，需要工作人员了解详细的制造流程，并对制造环节加深认知，对工作人员有着高要求、高标准。而虚拟现实技术在生产培训中的应用，可以将培训学员和工作人员带如虚拟车间环境中，可以放心大胆的进行模拟操作，进而加深对生产线工作的了解，使得培训学员和工作人员尽快适应复杂的操作工序，并在实际生产车间内做好各项制造工作，在虚拟环境中，还可以锻炼自身对故障的认知，进一步提升解决故障问题的能力。

4  结束语

综上所述，我们得知虚拟现实技术的应用范围较广，且在智能制造业中发挥了不小的作用，在智能制造业中的应用也会随着时间的流逝而日渐成熟。在智能制造业中的应用过程中，虚拟现实技术还要积极开发新功能、新技术，不断在硬件、软件方面做到突破，只有这样才能满足智能制造业的不断发展，只有这样才能不断顺应时代发展、社会进步。

参考文献：

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[2]柏月，汪木兰，周明虎，季颖.基于虚拟现实的智能制造单元构建与仿真[J].机械设计与制造工程，2018，47（11）：21-24.

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[4]朱启明.分析3D虚拟现实技术在智能营业厅建设及推广中的具体应用[J].科技创新与应用，2016（36）：71.