虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)在工程机械领域的应用与发展

魏鹏

摘要：信息网络时代的到来，推动各大领域信息化及网络化发展，该形势影响下衍生出了很多先进的信息技术及网络技术，并与通信技术融合形成新的虚拟技术。虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）是近年来应用较为广泛的两种的虚拟技术，已经在工程机械领域得到了应用，并取得了良好的应用效果，不仅有效完善了工程机械功能，还提高了工程机械性能及运行效率，使得工程机械的作用及价值得到了充分发挥，由此可见虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）的重要性，理应得到重视及关注。

关键词：虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）、应用与发展

现时代，虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）已经得到快速发展，相应的技术体系也得到了完善，使虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）在各大领域的应用价值得到提高。相关文献显示，虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）的应用能够解决各种工程机械生产问题，从而提高工程机械生产力，提高生产质量及效率，股越来越多工程机械企业都开始重视虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）在工程机械领域的有效应用。对此，本文根据相关工作经验及文献资料，对虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）在工程机械领域的应用及发展进行了详细分析。

1 VR技术和AR技术的简单概述

VR技术，全称为“虚拟现实技术”，是指先利用电脑建立一个虚拟空间，然后模拟出具有视觉、触觉等感知功能的实时交互虚拟环境，最后利用计算机的图形系统、显示系统及控制系统等建立可交互三维环境[1]。

AR技术，全称为“增强现实技术”，是一种将现实环境、虚拟信息融合的新技术，其原理在于先利用电脑合成技术将虚拟信息加载到真实的图像世界，然后通过人类的感官接收信息，最后提供超越现实体验。

2 VR技术和AR技术的发展

VR技术和AR技术已经经历至少30年的发展历程，很多技术功能已经逐渐成熟，在影视行业、工程机械行业、医疗行业等领域都得到了应用[2]。例如，在电影和动漫中，通过VR技术和AR技术能够超现实感受到电影中的各种场景，从而产生情感共鸣，如3D电影就是实用了VR技术和AR技术。此外，汽车的360°无死角影像、建筑工程施工中的工程模拟及工程机械生产中的实时监控系统等都应用到了VR技术和AR技术。

调查发现，在2018年4月苹果公司结合VR技术和AR技术研发出了最新专利，名为“基于立体成像的自适应交通工具增强现实显示技术”，该技术主要应用于汽车驾驶，能够帮助驾驶员看到车辆的视觉盲区，从而减少驾驶中各种不安全因素的发生，降低因为驾驶盲区导致的交通事故发生率。如AR控制系统作用下能够快速采集汽车行驶过程中的各种数据信息，然后转变为3D信息，并进行分析和判断，最后进行决策，及时预判存在的危险因素，并采取有效的防控措施。

相关研究结果显示，虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）已经在工程机械领域取得了良好的应用效果，并占据了良好的发展优势。在施工过程中，如果复杂的机械设备出现了故障，不仅会导致设备停机，延迟施工工期，还会造成很大的经济损失，所以很多施工单位都引进了先进的实时监控系统及技术，以实现对施工全过程及施工现场的实时监控，而VR技术和AR技术成为了首选[3]。在VR技术和AR技术支持下，施工管理人员及技术人员能够快速了解施工机械设备的故障及问题，然后进行针对性和有效性故障排除及修理，从而减少工程机械故障发生，有效提高工程机械运行效率及安全性，最终提高工程施工质量。

例如，“Scope AR”是一种能够提供增强现实智能指令和支持视频通话的系统，将之应用于工程机械中，不仅能够实现智能管理（见图1），还能够为客户提供培训、维护、远程协助、评估、品控等服务。

AR技术还能够建立虚拟工厂，将产品和厂房设计模型等通过数字化模拟仿真的形式展示给工程师，让工程师能够身临其境地验证产品外观、内饰、各零部件等，从而提高产品质量。

3 VR技术和AR技术在工程机械领域中的应用

3.1装配、生产线中VR、AR技术的应用

工程机械制造中，很多产品都需要多个零部件组装而成，每个零部件质量都影响最终产品的质量，所以需要监控每道组建工序，以及时发现和解决组建问题，保证最后组装产品的质量。但部分产品一直到最后装配时才发现相关设计问题，诸如机械产品配合、设计结构错误等，增加了废品发生率，严重者还延误交货期，甚至造成严重的经济损失。而VR技术则能够建立虚拟零部件，然后在虚拟环境中先装配产品，待管理人员或者用户通过查看产品模拟装配过程没有问题后才能进入现实的装配加工[4]。如果在虚拟过程中发现问题，可及时修改设计图，待修改符合要求及标准后再进行组装，既提高了产品设计水平，又提高了工程机械企业的生产质量及效率。

3.2工程机械设备维修中VR、AR技术的应用

工程机械设备的运行效率及安全性直接关系到工程机械企业的生产质量及效率，所以很多工程机械企业都非常重视工程机械设备的维修及养护。利用针对机械设备维修的AR智能眼镜，不仅能够快速检查出设备故障，还能够将故障数据信息传送到通信系统，最后由维修人员分析故障原因，并制定针对性故障排除方案及维修措施[5]。此外，对于经验不足的维修人员，可通过VR、AR技术快速了解工程机械设备故障排查程序、故障维修标准及规范等，从而顺利完成维修维护任务，保证机械设备运转正常。

结语

总而言之，VR、AR技术是以智能制造为核心的第四次工业革命产物，具有很强的智能化特点，将之应用于工程机械领域能够促进工程机械生产智能化发展，并实现工程机械领域与物联网、人工智能等融合发展，这非常有利于机械工程领域的健康可持續发展。在AR、VR技术影响下，工程机械生产不仅能够实现远程协作，还能够实现自动化培维修保养，并安全预警等功能，既降低人力、物力等成本，又提高了工程机械生产安全性，所以在工程机械领域应用VR、AR技术是非常必要和重要的。

参考文献

[1] 李君强. 虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）在工程机械领域的发展与研究[J]. 中国市场，2020（15）：171-173.

[2] 艾之，汪海鸥. 基于VR虚拟现实技术和AR增强现实技术的建筑改造——以鞍山伪满时期遗留的建筑为例[J]. 居业，2020（3）：79-80.

[3] 鲁馨. 增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和 混合现实（MR）技术[J]. 办公自动化，2018（10）：36-38.

[4] 朱琳. 电子通信与虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）结合的发展前景研究[J]. 现代信息科技，2017，1（1）：138-139，142.

[5] 刘建明，施明泰，庄玉琳，等. 增强现实、虚拟现实和混合现实技术在电力系统的应用研究[J]. 电力信息与通信技术，2017，15（4）：4-11.