虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展

魏鵬

摘要：信息網(wǎng)絡(luò)時代的到來，推動各大領(lǐng)域信息化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，該形勢影響下衍生出了很多先進(jìn)的信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并與通信技術(shù)融合形成新的虛擬技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）是近年來應(yīng)用較為廣泛的兩種的虛擬技術(shù)，已經(jīng)在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果，不僅有效完善了工程機(jī)械功能，還提高了工程機(jī)械性能及運(yùn)行效率，使得工程機(jī)械的作用及價值得到了充分發(fā)揮，由此可見虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）的重要性，理應(yīng)得到重視及關(guān)注。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）、應(yīng)用與發(fā)展

現(xiàn)時代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）已經(jīng)得到快速發(fā)展，相應(yīng)的技術(shù)體系也得到了完善，使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在各大領(lǐng)域的應(yīng)用價值得到提高。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）的應(yīng)用能夠解決各種工程機(jī)械生產(chǎn)問題，從而提高工程機(jī)械生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)質(zhì)量及效率，股越來越多工程機(jī)械企業(yè)都開始重視虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在工程機(jī)械領(lǐng)域的有效應(yīng)用。對此，本文根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)資料，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 VR技術(shù)和AR技術(shù)的簡單概述

VR技術(shù)，全稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”，是指先利用電腦建立一個虛擬空間，然后模擬出具有視覺、觸覺等感知功能的實(shí)時交互虛擬環(huán)境，最后利用計(jì)算機(jī)的圖形系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等建立可交互三維環(huán)境[1]。

AR技術(shù)，全稱為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)”，是一種將現(xiàn)實(shí)環(huán)境、虛擬信息融合的新技術(shù)，其原理在于先利用電腦合成技術(shù)將虛擬信息加載到真實(shí)的圖像世界，然后通過人類的感官接收信息，最后提供超越現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

2 VR技術(shù)和AR技術(shù)的發(fā)展

VR技術(shù)和AR技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷至少30年的發(fā)展歷程，很多技術(shù)功能已經(jīng)逐漸成熟，在影視行業(yè)、工程機(jī)械行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用[2]。例如，在電影和動漫中，通過VR技術(shù)和AR技術(shù)能夠超現(xiàn)實(shí)感受到電影中的各種場景，從而產(chǎn)生情感共鳴，如3D電影就是實(shí)用了VR技術(shù)和AR技術(shù)。此外，汽車的360°無死角影像、建筑工程施工中的工程模擬及工程機(jī)械生產(chǎn)中的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)等都應(yīng)用到了VR技術(shù)和AR技術(shù)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在2018年4月蘋果公司結(jié)合VR技術(shù)和AR技術(shù)研發(fā)出了最新專利，名為“基于立體成像的自適應(yīng)交通工具增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)”，該技術(shù)主要應(yīng)用于汽車駕駛，能夠幫助駕駛員看到車輛的視覺盲區(qū)，從而減少駕駛中各種不安全因素的發(fā)生，降低因?yàn)轳{駛盲區(qū)導(dǎo)致的交通事故發(fā)生率。如AR控制系統(tǒng)作用下能夠快速采集汽車行駛過程中的各種數(shù)據(jù)信息，然后轉(zhuǎn)變?yōu)?D信息，并進(jìn)行分析和判斷，最后進(jìn)行決策，及時預(yù)判存在的危險(xiǎn)因素，并采取有效的防控措施。

相關(guān)研究結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）已經(jīng)在工程機(jī)械領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果，并占據(jù)了良好的發(fā)展優(yōu)勢。在施工過程中，如果復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)了故障，不僅會導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，延遲施工工期，還會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，所以很多施工單位都引進(jìn)了先進(jìn)的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)及技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對施工全過程及施工現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)控，而VR技術(shù)和AR技術(shù)成為了首選[3]。在VR技術(shù)和AR技術(shù)支持下，施工管理人員及技術(shù)人員能夠快速了解施工機(jī)械設(shè)備的故障及問題，然后進(jìn)行針對性和有效性故障排除及修理，從而減少工程機(jī)械故障發(fā)生，有效提高工程機(jī)械運(yùn)行效率及安全性，最終提高工程施工質(zhì)量。

例如，“Scope AR”是一種能夠提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能指令和支持視頻通話的系統(tǒng)，將之應(yīng)用于工程機(jī)械中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)智能管理（見圖1），還能夠?yàn)榭蛻籼峁┡嘤?xùn)、維護(hù)、遠(yuǎn)程協(xié)助、評估、品控等服務(wù)。

AR技術(shù)還能夠建立虛擬工廠，將產(chǎn)品和廠房設(shè)計(jì)模型等通過數(shù)字化模擬仿真的形式展示給工程師，讓工程師能夠身臨其境地驗(yàn)證產(chǎn)品外觀、內(nèi)飾、各零部件等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3 VR技術(shù)和AR技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1裝配、生產(chǎn)線中VR、AR技術(shù)的應(yīng)用

工程機(jī)械制造中，很多產(chǎn)品都需要多個零部件組裝而成，每個零部件質(zhì)量都影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，所以需要監(jiān)控每道組建工序，以及時發(fā)現(xiàn)和解決組建問題，保證最后組裝產(chǎn)品的質(zhì)量。但部分產(chǎn)品一直到最后裝配時才發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)計(jì)問題，諸如機(jī)械產(chǎn)品配合、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)錯誤等，增加了廢品發(fā)生率，嚴(yán)重者還延誤交貨期，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而VR技術(shù)則能夠建立虛擬零部件，然后在虛擬環(huán)境中先裝配產(chǎn)品，待管理人員或者用戶通過查看產(chǎn)品模擬裝配過程沒有問題后才能進(jìn)入現(xiàn)實(shí)的裝配加工[4]。如果在虛擬過程中發(fā)現(xiàn)問題，可及時修改設(shè)計(jì)圖，待修改符合要求及標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行組裝，既提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，又提高了工程機(jī)械企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量及效率。

3.2工程機(jī)械設(shè)備維修中VR、AR技術(shù)的應(yīng)用

工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率及安全性直接關(guān)系到工程機(jī)械企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量及效率，所以很多工程機(jī)械企業(yè)都非常重視工程機(jī)械設(shè)備的維修及養(yǎng)護(hù)。利用針對機(jī)械設(shè)備維修的AR智能眼鏡，不僅能夠快速檢查出設(shè)備故障，還能夠?qū)⒐收蠑?shù)據(jù)信息傳送到通信系統(tǒng)，最后由維修人員分析故障原因，并制定針對性故障排除方案及維修措施[5]。此外，對于經(jīng)驗(yàn)不足的維修人員，可通過VR、AR技術(shù)快速了解工程機(jī)械設(shè)備故障排查程序、故障維修標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范等，從而順利完成維修維護(hù)任務(wù)，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

結(jié)語

總而言之，VR、AR技術(shù)是以智能制造為核心的第四次工業(yè)革命產(chǎn)物，具有很強(qiáng)的智能化特點(diǎn)，將之應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域能夠促進(jìn)工程機(jī)械生產(chǎn)智能化發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械領(lǐng)域與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等融合發(fā)展，這非常有利于機(jī)械工程領(lǐng)域的健康可持續(xù)發(fā)展。在AR、VR技術(shù)影響下，工程機(jī)械生產(chǎn)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動化培維修保養(yǎng)，并安全預(yù)警等功能，既降低人力、物力等成本，又提高了工程機(jī)械生產(chǎn)安全性，所以在工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用VR、AR技術(shù)是非常必要和重要的。

參考文獻(xiàn)

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[4] 朱琳. 電子通信與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）結(jié)合的發(fā)展前景研究[J]. 現(xiàn)代信息科技，2017，1（1）：138-139，142.

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