虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為數(shù)字化工業(yè)制造技術(shù)和生產(chǎn)流水線的重要應(yīng)用環(huán)節(jié)，針對工業(yè)產(chǎn)品利用該技術(shù)可優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通過虛擬裝配避免或減少物理模型的制作，縮短開發(fā)周期，降低成本；同時(shí)通過建設(shè)數(shù)字工廠，直觀地展示工廠、生產(chǎn)線、產(chǎn)品虛擬樣品以及整個(gè)生產(chǎn)過程，為員工培訓(xùn)、實(shí)際生產(chǎn)制造和方案評估帶來便捷。使企業(yè)內(nèi)各負(fù)責(zé)部門之間的交流變得更加容易，不僅大大縮短了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間，而且也為其產(chǎn)品的宣傳、銷售贏得了先機(jī)。

虛擬設(shè)計(jì)

應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)可以快捷地建立產(chǎn)品的模型族，迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。虛擬技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)技術(shù)的支撐，還可以實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)和并行設(shè)計(jì)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)全尺寸的產(chǎn)品內(nèi)外部的三維立體影像能方便逼真地顯示在設(shè)計(jì)者眼前。

協(xié)同設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，往往分為多個(gè)設(shè)計(jì)部門進(jìn)行不同部件的分工設(shè)計(jì)，使用不同的設(shè)計(jì)軟件。如汽車行業(yè)的車身、內(nèi)飾、發(fā)動(dòng)機(jī)、零部件等等，當(dāng)這些部門完成了各自的設(shè)計(jì)之后，卻會發(fā)現(xiàn)諸如數(shù)據(jù)格式不同，整體車身的各種搭配問題和機(jī)械問題。虛擬協(xié)同設(shè)計(jì)平臺為各個(gè)部門創(chuàng)造了三維模型的實(shí)時(shí)協(xié)同工作機(jī)制，實(shí)時(shí)獲取多個(gè)設(shè)計(jì)師的不同設(shè)計(jì)軟件下的設(shè)計(jì)成果，快速整合，達(dá)到工作效率的快速推進(jìn)。

虛擬裝配

虛擬裝配技術(shù)已成為數(shù)字化制造技術(shù)在制造業(yè)中研究和應(yīng)用的典范，針對復(fù)雜產(chǎn)品利用該技術(shù)可優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，避免或減少物理模型的制作，縮短開發(fā)周期，降低成本，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的并行開發(fā)，提高裝配質(zhì)量和效率，改善產(chǎn)品的售后服務(wù)。

而且，設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品原型實(shí)際加工之前就可以全方位地檢查零部件之間的裝配間隙和干涉，也可通過程序自動(dòng)檢查裝配狀態(tài)?？梢源蟠筇岣邔?shí)際裝配成功率并降低零件制作返工率。

如何快速高效地將不同零件拼成一件完整產(chǎn)品，是流水線工人的最終目標(biāo)。不過時(shí)至今日，面對大批量、持續(xù)增長的市場需求，似乎只是拼蠻力并不能提高流水線作業(yè)的效率，減少工人因壓力造成的錯(cuò)誤和疏漏。近日，奧迪推出了一項(xiàng)“虛擬裝配線校檢”技術(shù)，利用3D投射和手勢控制，可以使流水線工人在三維虛擬空間內(nèi)完成對實(shí)際產(chǎn)品裝配工作的預(yù)估和校準(zhǔn)。

虛擬培訓(xùn)

事實(shí)上，虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用要比其他領(lǐng)域早得多。早在上世紀(jì)80年代末，英國模擬技術(shù)公司plextek便為英國軍方開發(fā)了一套虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)，旨在培訓(xùn)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)對緊急狀況。該系統(tǒng)使用了一套頭戴顯示器，用于顯示類似游戲中的戰(zhàn)爭場景，培訓(xùn)人員要在該環(huán)境下處理傷員傷口等。

各個(gè)國家在傳統(tǒng)上都習(xí)慣于采用舉行實(shí)戰(zhàn)演習(xí)來訓(xùn)練軍事人員和士兵，但是這種實(shí)戰(zhàn)演練，特別是大規(guī)模的軍事演習(xí)，將耗費(fèi)大量資金和軍用物資，安全性差，而且還很難在實(shí)戰(zhàn)演習(xí)條件下改變狀態(tài)，來反復(fù)進(jìn)行各種戰(zhàn)場態(tài)勢下的戰(zhàn)術(shù)和決策研究。近年來，隨著VR技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，使演習(xí)與訓(xùn)練在概念和方法上有了一個(gè)飛躍。

工業(yè)上，往往伴隨是精細(xì)的加工和零部件裝配，一個(gè)細(xì)小的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的偏差和無法通過驗(yàn)收，導(dǎo)致返工等巨大損失。通過虛擬培訓(xùn)，使生產(chǎn)線員工能夠提前收悉生產(chǎn)裝配流程，避免錯(cuò)誤，提高工作效率，減少企業(yè)承受經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)。

虛擬維修

虛擬維修是虛擬技術(shù)近年來的一個(gè)重要研究方向，目的是通過采用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上真實(shí)展現(xiàn)裝備的維修過程，增強(qiáng)裝備壽命周期，各階段關(guān)于維修的各種決策能力，包括維修性設(shè)計(jì)分析、維修性演示驗(yàn)證、維修過程核查、維修訓(xùn)練實(shí)施等。

虛擬維修是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)備維修中的應(yīng)用,在現(xiàn)代化煤礦、核電站等安全性要求高的場所,或在設(shè)備快速搶修之前,進(jìn)行維修預(yù)演和仿真。突破了設(shè)備維修在空間和時(shí)間上的限制,可以實(shí)現(xiàn)逼真的設(shè)備拆裝、故障維修等操作,提取生產(chǎn)設(shè)備的已有資料、狀態(tài)數(shù)據(jù),檢驗(yàn)設(shè)備性能。虛擬維修技術(shù)還可以通過仿真操作過程,統(tǒng)計(jì)維修作業(yè)的時(shí)間、維修工種的配置、維修工具的選擇、設(shè)備部件拆卸的順序、維修作業(yè)所需的空間、預(yù)計(jì)維修費(fèi)用。

VR在設(shè)備維修方面最為典型的應(yīng)用，當(dāng)屬美國哈勃望遠(yuǎn)鏡(HST)的虛擬維修系統(tǒng)。1990年4月,哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入軌道不久，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)它的光學(xué)系統(tǒng)存在缺陷,因此NASA為執(zhí)行任務(wù)的宇航員建立了虛擬的太空環(huán)境(哈勃望遠(yuǎn)鏡(HST)的虛擬維修系統(tǒng)，如圖),從中完成各種模擬維修活動(dòng)。經(jīng)訓(xùn)練后,HST的維修任務(wù)于1993年12月成功完成。這是第一次大規(guī)模應(yīng)用虛擬維修技術(shù)完成實(shí)際任務(wù),并取得了成功。

借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，航空航天、船舶制造、汽車仿真、工業(yè)機(jī)械等高端制造業(yè)領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬產(chǎn)品制造、虛擬生產(chǎn)過程、數(shù)字化工廠、產(chǎn)品展示等產(chǎn)品全生命周期的管理。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在推動(dòng)高端制造業(yè)企業(yè)完成正確決策、優(yōu)化產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提升品牌影響力和贏得市場先機(jī)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。