基于VR技术的汽车自动化生产平台建设方案

时间：2024-05-04

文/张磊

近年来，随着信息技术的发展，我们开始进入到信息告诉发展的时代，在这种时代背景下，设计支持系统能够为产品生产提供大量帮助，起到降低生产成本、提高生产效率、增强产品质量等作用。当前，我国汽车行业已处于一种初步发展的阶段，随着经济的不断发展，我国在汽车行业领域的科技水平也不断提高，因此，在科技水平的带动下，汽车行业高速发展，迅速形成了基于CAD，CAM等技术的三维建模，工程化生产以及性能仿真分析等体系架构，然而，如何向大众直观的展示关于汽车的生产流程与效果，并且为产品的生产改进提供战略性建议，不仅需要改进汽车原有的生产技术，增强汽车的生产科技水平，降低生产成本，提升产品质量等措施，还需要我们加大对于汽车生产技术的研究，利用科技，进一步分析虚拟现实技术的应用，能够为解决这一问题提供重要的方法与途径，虚拟现实是涉及传感测量，系统仿真，多媒体，可视化人工智能，图像等多种技术。近年来，随着我国的科技总体水平不断提升，因此促进了经济的迅猛增长，为快速发展的信息技术奠定了良好的基础，以及VR技术的大规模使用，我们可以利用VR技术提供的手势识别等设备，以及关于人体等生物声音，触觉，视觉的反馈系统，进而达到可以实现生产对象和生产者的感知交互，使申请者沉浸在现场方式感知的目的，从而让申请者切身的感受到现实的舒适与体验后，再令其对产品的体验和生产效果进行系统的评价，因此这种具有体验感觉的评价具有一定的真实性与感知力，可以当做对该汽车产品的使用参考，对汽车产品的生产与开发都具有一定的积极作用，同时也起到了促进作用。在本课题的研究中，我们将针对汽车行业的发展对于市场的需求进行系统的调查，根据相关的调查数据进行研究探讨，并提出面向汽车产品开发的虚拟现实服务平台，该服务平台能够为相关人员进行感知评价以及成品验证，并且可以提高产品的质量，进行可视化服务。

1 系统的总体功能

该系统可以分为三个层次环境，第一个层次环境是环境层，环境层作为整个平台的支持环境，它包括了开发与应用支持环境以及网络支持环境，即Web环境，同时Web环境是由内、外两个环境共同构成的，并且Web环境的网速较快，能够为网络浏览速度准备1M以上的带宽，为更多的人带来极速上网速度的体验。虚拟现实的开发与应用环境有专用的VR设备建模，以及开发支撑创软件共同构成。在应用工作层上，VR设备建模是整个虚拟现实部平台的重要核心，决定着整个平台的运行工作，VR设备建模主要针对汽车生产需求开发需要等方面，建立了四个VR供给系统，这四个系统具体包括：汽车配置DIY虚拟体验，虚拟驾驶，支持360°车展系统，数字系汽车产业园系统，并且这个四个VR供给系统还能够与VR支持环境共同作为汽车产品的工业生产提供服务支持。而服务层则是该服务平台的主要活动场，在支持环境以及VR应用工具的支持下，服务层能够为工业生产提供重要的生产体验，同时也可以为工业生产提供决策上的支持，以及向大家展示等具体服务，服务层存在的作用是在于改善汽车产品的生产，提高汽车产品生产的质量，能够让生产出来的汽车更好的应用于服务，VR系统涵盖汽车产品生产的多个环节，因此，VR系统为工业园区汽车行业的发展战略提供重要的决策依据。

2 VR系统的开发和利用环境

从VR系统的开发与应用环境上来看，VR系统包括两个部分，这个两个部分分别是VR技术研究实验和VR应用服务的开发环境，具体来讲，VR技术研究实验环境中主要包括：单通道平面背投式，主动立体虚拟现实系统，是由VR投影显示，图形生成，人机交互，辅助外设系统功能共同构成的，因此VR技术研究实验是属于一个小型技术实验以及研究的开发运行环境。而从应用和开发环境上来看，VR技术研究实验是一种双通道，平面背投式主动立体虚拟现实系统，由图形工作站，集群系统，人机交互，辅助外设以及投影显示系统共同构成，同时VR技术研究实验还具有工具软件系统。因此VR系统的存在能够为用户提供高度沉浸感的虚拟环境，用于汽车整车较大的工业产品可视化展示，生产性能分析以及虚拟装配维护，模拟驾驶等功能。

3 虚拟现实服务平台的工具系统

当前，在面向汽车生产的虚拟现实平台时，可以从虚拟现实平台的应用工具上划分为四个应用系统，第一种体应用系统就是汽车配置DIY体验系统，汽车配置DIY体验系统能够应用于支持汽车的生产人员根据客户的实际需求调控，从而进行个性化的配置，其中包括轮胎，座椅，内饰等、或者进行颜色更改等，并且汽车配置DIY体验系统还能够充分利用沉浸式的虚拟环境来展示汽车的生产环节，性能评估以及验证效果，能够让客户体验产品的性能验证配置生产的DIY效果。第二种应用系统是汽车虚拟驾驶支持系统，这种汽车虚拟驾驶支持系统是基于VR技术的新驾驶系统，它可以采用半实物仿真进行实验，汽车模拟驾驶是指针对不同型号的汽车产品，驾驶模拟对象以及变形的路况，外观环境，生产人员都可以驾驶虚拟汽车在道路上行驶，体验者能够利用高度的沉浸感来评判和体验驾驶的行为，具有强烈的代入感，从而根据虚拟的真实体验来思考汽车的相关性能，并且可以根据不同的路况和视野，从产品生产阶段基于数字化来实现可驾驶性地评估，因此汽车虚拟驾驶支持系统将为产品生产的定型提供重要且宝贵的意见。360°虚拟车站以及网络技术以及VR技术的全景虚拟现实车展系统，能够以滚动式来展示汽车配件产品，将车展转移到网络上，利用鼠标客户可从不同角度浏览车展，包括产品的图像VR模型。利用这种虚拟车展可以为车辆销售提供重要的辅助手段，从一定程度上极大的降低了销售成本，为其汽车和配件的可销售性提供了支持。数字汽车产业园，基于VR技术以及GIS技术的数字汽车产业园系统针对二三维地图，实体模型以及多种景观模型，进而构建数字化的汽车产业园。与前面的虚拟驾驶系统结合起来，能够由相应的规划人员进行产业园的管理，通过地理空间数据分析统计有关信息，并实现可视化展示。真实考察园区现有人文景观和工业和谐性，以及未来布局的合理性，能够为汽车产业园区的可持续性发展提供决策支持。

4 基于云服务的VR平台架构生产

当处于一种独立的环境背景下时，VR系统会受到定制开发，特定应用环境维护等多种技术以及成本等因素的限制，从一定程度上来讲，VR系统并不能大范围、大幅度的投放入工业生产中，在生产的过程中无法实现技术的普及与应用，为了能够合理解决这一问题，针对此等问题，我们提出了基于云服务的架构，加入VR部署虚拟现实资源，并实现动态调整信息便捷发布，提供重要的支持。基于云服务的VR模型是以支持环境作为核心的模型，该模型通过接入以及接触这两个过程，能够做到服务于不同的用户对环境包括资源虚拟管理服务，以及实例管理和门户这三个部分。而系统所服务的商业用户也是管理员的使用者与系统的提供者，系统的使用者可以利用VR服务用户，通过门户平台提供相应的请求，动态建立应用和使用现有的服务，而提供者是VR服务的发布者，可以向管理员提出正式的申请，进行资源注册，根据自身需要的服务模块进行硬件资源的调整，进行及时的信息发布，最后将其接入云端中。接收到服务请求后，该系统会自动或者手动开启任务，完成任务后，会根据选择的服务模块中的相关规定，审核通过后，将最终结果发布出去。管理者实际上也是虚拟现实服务平台的管理员，平时的工作就是负责日常系统的维护与管理等，协调多用户应用关系，同时还需要进行云服务的接入与接出任务。

除此之外，在面向汽车生产开发的虚拟现实服平台构成，在软件上包括数据库，仿真应用，数据开发工具应用，服务器系统，中间件等。在硬件上包括驾驶台，虚拟设备，主体间关系复杂。因此，在系统逻辑生产中需要考虑软硬件资源接入以及资源利用问题，可以设计物联层和服务管理层，不同系统间需要实现系统操作以及数据的交互，要及时的完成相关资源、数据共享的目标，具有较强的实时性需求，能够具有知识工程支持模块。