虚拟现实技术在工业设备装配训练中的应用

□ 毕 航

上海电气集团股份有限公司 中央研究院 上海 200070

1 研究背景

虚拟现实是一种以计算机技术为核心,综合模拟出一个与真实环境高度相似的虚拟环境,并能够与虚拟环境进行交互的新兴技术,特点可以概括为沉浸感、交互性、构想性[1-2]。随着计算机图形学、感知技术、人机交互技术等的迅速发展,虚拟现实技术已经被广泛应用于教育培训、商业、游戏娱乐、军事、医疗等行业中,应用范围不断扩大,深度也不断提高[3]。

在工业装备领域中应用虚拟现实技术,能够在产品物理样机实际投入生产之前,有效地解决产品研发中遇到的问题,便于企业缩短研发周期,提高研发效率,规避错误,节约研发成本[4-5]。因此,虚拟现实技术已经被广泛应用在工业装备领域的产品设计、制造、装配、车间管理、过程模拟、培训、测试、营销等各个环节中[6]。

2 虚拟现实装配训练

装配是工业装备制造中的重要环节。根据相关资料,直接或间接参与到装配工作的人数占总生产人数的30%以上,装配时间一般占生产总时间的20%～50%,装配费用占整个生产成本的30%～50%[7]。先进的装配工艺可以降低人员的参与度,提高生产效率。装配技术能够对工业装备的性能和质量产生直接影响。现有的工业装配培训方式仍以工厂实地培训为主,培训效果较差,而且效率偏低,成本较高[8]。

将虚拟现实技术应用于工业装备的装配中,产生了虚拟装配技术[9]。虚拟装配允许设计和可装配性调试在同一阶段进行,以便根据虚拟装配的反馈来及时修改产品的模型信息,能够避免在制作物理模型时产生的浪费,节约物理模型的生产成本,还能够提高产品的质量,缩短产品的研发周期,提高产品的研发效率[10]。……