VR 虛擬現(xiàn)實技術在車輛虛擬維修中的分析

張 帆 李云龍

（1、哈爾濱科學技術職業(yè)學院，黑龍江 哈爾濱150000 2、中銳教育集團，黑龍江 哈爾濱150000）

VR 技術是仿真模擬技術中極為重要的發(fā)展方向，也是仿真技術與計算機技術、多媒體技術、傳感技術等多種技術發(fā)展的結晶。隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，將會引起人類生活與發(fā)展的重大變革。計算機生成模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景的實體行為的系統(tǒng)仿真，使維修人員真實還原到該環(huán)境中[1]。人們戴上立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等特制的傳感設備，似乎置身于一個具有三維的感覺世界。虛擬現(xiàn)實技術是繼多媒體技術的終極技術，它具有多感知性、存在感、沉浸式、交互性和自主性等特點，現(xiàn)已成為各個領域廣泛關注的焦點，在車輛研發(fā)、運行與維修等環(huán)節(jié)中，利用仿真軟件對物品進行虛擬維修分析，在汽車等方面有廣闊的發(fā)展空間。

1 VR 虛擬現(xiàn)實技術在車輛虛擬維修中

1.1 綜合建模技術

在車輛虛擬維修中，環(huán)境建模是他的核心之一，如：汽車的拆裝，需在裝配設計數(shù)據(jù)基礎上、需參考空間參數(shù)、自身參數(shù)，需運用車輛在設計和生產(chǎn)中的各種參數(shù)，對數(shù)據(jù)信息進行集成、描述等，以虛擬現(xiàn)實、虛擬維修、維修流程為核心，建立信息模塊，開展虛擬維修[2]。通過虛擬環(huán)境創(chuàng)設、汽車運動仿真等實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術，在此系統(tǒng)中，利用三維視覺進行建模，包括：零部件模型、部件間約束等來進行定義，采用的虛擬維修須具備：展現(xiàn)實而完整的維修環(huán)境、維系過程、模擬系統(tǒng)、人機交互等操作過程，將維修人員納入到虛擬維修環(huán)路中，自動組織格式數(shù)據(jù)對其進行指導、優(yōu)化、正確評估維修性，可實現(xiàn)，通過維修人眼可以靈敏接受，到維修部位的三維信息，進行故障診斷，并且通過內(nèi)置耳機，接收語言指示。

1.2 維修性評價技術

虛擬維修技術是VR 虛擬現(xiàn)實技術的分支，維修性評價是虛擬維修技術中的核心環(huán)節(jié)，形成故障的因素：運行異常、排煙顏色異常、間隙異常、滲漏現(xiàn)象、氣味異常等，可通過目前的虛擬現(xiàn)實技術，“望（外觀）、聞（氣味）、問（分析）、切（其他）”，實現(xiàn)三維成像，移動視差真實還原模擬度，是開展人機維修的關鍵。需要維修人員增進其他感知能力，可以通過聽聲音、聞氣味、辨溫度來增進真實聽覺、嗅覺和觸覺，這樣才能產(chǎn)生最佳的真實還原體驗。綜合計算圖形圖像技術、人工智能等多方面高科技的應用，構建經(jīng)濟技術指標、成本效益分析模型等，在虛擬維修中進行模擬仿真，通過故障位置、相關參數(shù)、維修障礙、障礙分析、障礙評估等進行分析并予以評價以及整改，評估車輛故障的可維修性。虛擬現(xiàn)實還需要讓人可以判斷方向和距離，都還有待于關鍵技術的突破[3]。通過相關設備和虛擬環(huán)境結合，感知、操作虛擬對象。準備反映問題- 維修人員- 工具/設備間的相互關系。

1.3 虛擬維修系統(tǒng)結構

在數(shù)字化信息時代中，開發(fā)數(shù)自化虛擬維修系統(tǒng)，以數(shù)字樣機技術與VR 技術基礎上進行開發(fā)，在實際操作車輛維修中，憑借車輛虛擬維修系統(tǒng)來實現(xiàn)，日常模擬訓練時需加強對維修人員的維修技能培訓，便于實際維修操作；在實際維修時，使設計人員與維修人員處于相對真實的維修環(huán)境，保障維修人員快速掌握對維修性進行評估、定性、定量予以評價[4]。車輛虛擬維修中，構建的虛擬維修系統(tǒng)，對維修環(huán)境進行還原真實，不僅完善維修工作，而且打破傳統(tǒng)維修時的空間限制，還原真實模擬車輛裝配、故障分析，數(shù)字化的信息進行數(shù)據(jù)的相關提取（基本參數(shù)、狀態(tài)信息等）分析、以及對車輛使用性能進行再次檢驗、評估。方便維修人員快速掌握車輛的情況，及時有效對故障原因進行分析，并加以排除，降低故障，增加車輛的使用性能。在實際的虛擬維修系統(tǒng)操作中，需要對故障設置、評估、維修性評估等系統(tǒng)內(nèi)部評估，并增加維修人員演練維修環(huán)節(jié)的安排，進而提高維修人員技術，便于日后維修人員快速掌握維修技術。

1.4 虛擬維修系統(tǒng)技術流程

VR 技術所采用的建模語言，與Java 語言環(huán)境向結合，VR外設能與系統(tǒng)之間進行交互，保障設備完成系統(tǒng)交互的設置，兩者間完成系統(tǒng)內(nèi)的運轉可以進行真實、有效傳遞。通過對其維修完成建模技術，將人、環(huán)境、機器三者間進行合理結合，進行分析產(chǎn)品維修性與工作內(nèi)容分析。車輛虛擬維修中：實際數(shù)據(jù)分析- 明確故障位置- 分析故障原因- 判斷故障類型- 相關零部件拆解、維修、更換- 故障排除，簡單地概述為：拆解、維修與重組的過程[5]。將CAD 模型、車輛維修、數(shù)據(jù)庫一同運作，進行虛擬環(huán)境輸出、排除維修控制模塊故障，生成車輛故障維修分析、修拆裝程序模擬，對維修環(huán)境進行故障分析、維修與重組等流程，加強對對象、表面片等進行檢測，有利于真實場景的還原，保障了維修中的精確性，實現(xiàn)車輛故障排除。

2 AR 技術在車輛維修中的意義

利用數(shù)字化信息對車輛維修中進行現(xiàn)場模擬，還原現(xiàn)場維修場景。對新學生來說，可以通過模擬還原真實場景，進行維修分析的教學遠遠超乎了傳統(tǒng)式教學方法，幫助學生更快建立思維模式，將所學到的理論知識可以進行更加廣泛的研究；優(yōu)于傳統(tǒng)教學設備短缺、場地等原因，降低實訓課程的叫教學質(zhì)量，大而有效避免了因?qū)嵮b操作對設備造成的損壞，同時也完善了教學方法，使學生門不出乎就可以進行視場訓練，提高實訓質(zhì)量和效率。對于維修人員，可簡便了車輛維修的維修方法，且具有可視化強、操作簡單成本低的技術方法，便接了工作流程，可根據(jù)相應的基本參數(shù)，進行有效更換零部件以及編碼，實現(xiàn)維修人員可以不限地點，通過AR 虛擬維修技術，增進設備間的相互關系，身臨其近感受現(xiàn)場維修，充分利用車輛整體結構額基本數(shù)據(jù)進行組織維修，合理選用適宜的維修方式，進而進行有效維修。

3 結論

VR 技術在眾多行業(yè)中逐漸普及，在汽車上在汽車銷售、虛擬維修等各環(huán)節(jié)現(xiàn)已進行起步階段，但在汽車行業(yè)中還未實現(xiàn)廣泛應用，普遍存在：實訓場地、器材短缺等現(xiàn)狀。VR 技術 作為新時代中新型的技術模式，在車輛虛擬維修中，簡便了維修方式，應用于維修人員的培訓與優(yōu)化教學階段，需求其進行完善與發(fā)展，為我國提供高技能復合型人員。VR 技術僅對某個品牌的某種車型予以應用，如何能夠滿足各類車型的VR 技術，將成為現(xiàn)階段的發(fā)展方向。隨著新型技術的發(fā)展與科技的突破，虛擬維修相關智能軟件的開發(fā)與研究，相信在不久的將來，VR虛擬現(xiàn)實技術在車輛虛擬維修中能得到更好地推廣應用。