AR、MR與VR 改變重型汽車工程設(shè)計

在智能手機(jī)創(chuàng)造的AR環(huán)境中，用戶可以看到汽車發(fā)動機(jī)渦輪3D模型。（圖片來源：Gorodenkoff / Shutterstock.com）

增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR）、混合現(xiàn)實技術(shù)（MR）與虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）無處不在。在過去12個月至18個月中，與AR、MR以及VR相關(guān)的新設(shè)備與新應(yīng)用大量涌現(xiàn)。而包括蘋果、谷歌、微軟、索尼、三星、HTC、Facebook、惠普等公司在內(nèi)的所有科技巨頭，也都將目光轉(zhuǎn)向了AR、MR與VR市場。

雖然這些新興技術(shù)是由游戲與社交媒體巨頭所開發(fā)的，但它們最終都會不可避免地進(jìn)入工程業(yè)與制造業(yè)中，其中包括商用車、卡車以及非公路車輛等行業(yè)。

那么，將這些讓你能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行賽車、射擊外星人，或是捕捉口袋精靈的技術(shù)應(yīng)用于卡車、工程機(jī)械以及非公路用車或防務(wù)車輛的設(shè)計與建造中，會帶來怎樣的影響？

VR技術(shù)應(yīng)用于工程與制造領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)一段時間了。CAVE系統(tǒng)以及Powerwall系統(tǒng)也已經(jīng)投入使用達(dá)數(shù)十年之久。不過，在VR技術(shù)尚未普及之前，行業(yè)中只有少部分“擁有特權(quán)”的企業(yè)（主要是汽車與航空航天OEM）才能使用這些造價驚人的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)。

AR、MR或VR技術(shù)在商用車、卡車與非公路用車工程制造中的應(yīng)用仍處于早期階段。大部分相關(guān)企業(yè)仍在探索采用AR、MR或VR設(shè)備的原因與必要性，以及這些設(shè)備在工程制造中的具體應(yīng)用。不過，一旦它們深入了解了這些技術(shù)，就會看到它們在復(fù)雜產(chǎn)品與大規(guī)模生產(chǎn)中的顯著優(yōu)勢。

游戲圖形引擎在工程數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

一款游戲能否成功，很大程度上取決于游戲的3D畫質(zhì)如何。如果畫質(zhì)不高，那么玩家就體驗不到游戲的真實性，游戲外觀與質(zhì)量都會大打折扣。游戲開發(fā)者利用圖形引擎與一些包括動作捕捉技術(shù)在內(nèi)的附加技術(shù)，可以設(shè)計出鮮明的畫面，從而提升游戲的互動式與沉浸式體驗。從游戲圖形較高的質(zhì)量與性能來看，游戲圖形引擎完全能夠勝任CAD數(shù)據(jù)的處理工作。

圖形引擎性能的提高以及AR/MR與VR頭盔成本的下降，使得CAVE或Powerwall等系統(tǒng)的價格從原先的數(shù)十萬美元，甚至數(shù)百萬美元，下降到了數(shù)萬美元。

三十多年來，許多汽車公司都選擇了采用3D CAD繪圖軟件進(jìn)行汽車設(shè)計。如今，利用低成本、高性能的AR、MR與VR設(shè)備來顯示CAD數(shù)據(jù)也已經(jīng)成為了可能。



在VR/MR技術(shù)中呈現(xiàn)的一個發(fā)動機(jī)部件的橫截面，可用于生產(chǎn)和調(diào)試。（圖片來源：Monstar工作室 / Shutterstock.com）

沉浸式體驗在設(shè)計與生產(chǎn)中的應(yīng)用

汽車工程師們?nèi)缃穸歼x擇采用沉浸式AR、MR與VR體驗平臺以及AR、MR與VR設(shè)備來進(jìn)行汽車設(shè)計與制造。

在汽車工程領(lǐng)域，VR技術(shù)可應(yīng)用于汽車設(shè)計的虛擬審查、原型制作、搭建與組裝，以及維修與培訓(xùn)中。有了VR技術(shù)的幫助，工程師們可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中與他們的可視化設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行互動，而不必花費額外的人力物力去制造大量的汽車實物模型。而當(dāng)該模型所對應(yīng)的是一輛40噸重的卡車時，采用VR技術(shù)的好處就更加顯而易見了。此外，在模擬辦公室、工廠或是露天環(huán)境的數(shù)字化場景（即虛擬現(xiàn)實的工作環(huán)境）中，工程師們還可以看到所有的原始設(shè)計數(shù)據(jù)。

相較于擁有30年發(fā)展歷史的VR技術(shù)，AR技術(shù)與MR技術(shù)這兩大“新興”技術(shù)能夠給使用者帶來全新的視覺體驗。因此我們?nèi)粘Ｊ褂玫谋銛y式設(shè)備，如筆記本電腦、智能手機(jī)或免提耳機(jī)以及頭戴式顯示器，都配備了AR與MR功能。

由于AR技術(shù)是一種在現(xiàn)實中疊加3D內(nèi)容的技術(shù)，因而AR場景中的3D數(shù)據(jù)相當(dāng)于現(xiàn)實物體所對應(yīng)的數(shù)字孿生體。這些3D數(shù)據(jù)不但能夠幫助維修人員更好地修理構(gòu)造復(fù)雜的工廠與機(jī)械裝置，而且還能夠減少人員培訓(xùn)的開支。總之，AR技術(shù)通過將3D內(nèi)容展現(xiàn)在真實的工廠環(huán)境中，來幫助工程師們評估整個汽車制造工藝流程、工廠培訓(xùn)以及服務(wù)工作的開展情況。

MR技術(shù)與AR技術(shù)類似，也是一種在現(xiàn)實中疊加數(shù)字內(nèi)容的技術(shù)。不過，與AR技術(shù)不同的是，通過MR頭罩所生成的MR內(nèi)容，會以實時全息圖的形式出現(xiàn)在現(xiàn)實世界中。因此，工程師可以在全息圖中四處走動，也可以坐在里面，就仿佛置身于一個實體中一樣。而這一切并非發(fā)生在數(shù)字化世界，它們就發(fā)生在現(xiàn)實的辦公室、工廠或是測試工廠中。

在現(xiàn)實世界的環(huán)境中，工程師能夠以自然直觀的方式解讀MR內(nèi)容，因而也能更好地理解產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并迅速確定產(chǎn)品規(guī)格尺寸與裝配關(guān)系。有了該技術(shù)，工程師就能夠在實體部件或工廠正式建成前進(jìn)行修改，若在建成后才修改錯誤，變更成本將非常高昂。



有了AR技術(shù)，工程師就能夠在實體部件或工廠正式建成前進(jìn)行修改，若在建成后才修改錯誤，變更成本將非常高昂。（圖片來源：Theorem Solutions公司）

數(shù)字化數(shù)據(jù)在真實環(huán)境中的顯示

工程師們只需將CAD設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入游戲圖形引擎中，就可以通過裝有AR、MR或VR功能的智能手機(jī)、平板電腦或耳機(jī)直接瀏覽這些設(shè)計數(shù)據(jù)，并在產(chǎn)品運作的現(xiàn)實世界中體驗產(chǎn)品。

采用了AR、MR或VR技術(shù)后，工程師們能夠在一個近乎“真實”的環(huán)境中，與自己的設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行互動，并對產(chǎn)品設(shè)計早期階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，這既節(jié)省了時間，也節(jié)約了成本。

低價智能手機(jī)、平板電腦與耳機(jī)的日漸普及，意味著用戶不用購買CAVE及Powerwall VR顯示系統(tǒng)也能享受到AR、MR與VR體驗。

雖然AR、MR與VR硬件與軟件仍處在發(fā)展的早期階段，但敢于接受這些新理念的工程與制造公司更有望保持行業(yè)領(lǐng)先地位。新技術(shù)能夠為許多的傳統(tǒng)工藝提供新思路，幫助工廠更好地完成生產(chǎn)任務(wù)。