基于力反饋設備的虛擬裝配解決方案

本方案由搜維爾VR實驗室推出。虛擬裝配是在虛擬環(huán)境中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將設計出來的產(chǎn)品三維模型進行預裝配，在滿足產(chǎn)品性能與功能的條件下，通過分析、評價、規(guī)劃、仿真等改進產(chǎn)品的設計和裝配的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)產(chǎn)品可裝配性和經(jīng)濟性。

虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗證裝配設計和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示裝配過程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設計人員考慮可行的裝配序列，自動生成裝配規(guī)劃，它包括數(shù)值計算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作所模擬等。現(xiàn)在產(chǎn)品的制造正在向著自動化、數(shù)字化的反向發(fā)展，虛擬裝配是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個重要環(huán)節(jié)。

基于虛擬現(xiàn)實的產(chǎn)品虛擬裝配技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品的維護以及操作培訓方面具有獨特的作用。在交互式虛擬裝配環(huán)境中，用戶使用各類交互設備（數(shù)據(jù)手套，數(shù)字頭盔、位置追蹤器、力反饋設備等）像在真實環(huán)境中一樣對產(chǎn)品的零部件進行各類裝配操作，在操作過程中系統(tǒng)提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等功能，從而使得用戶能夠?qū)Ξa(chǎn)品的可裝配性進行分析、對產(chǎn)品零部件裝配序列進行驗證和規(guī)劃、對裝配操作人員進行培訓等。在裝配（或拆卸）結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄裝配過程的所有信息，并生成評審報告、視頻錄像等供隨后的分析使用。

方案核心：

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方案特色：

1.逼真的虛擬現(xiàn)實環(huán)境提供與真實設備一樣的感受
2.不消耗現(xiàn)實資源和能量，零風險、低成本
3.多種交互方式相結(jié)合，增強了虛擬操作訓練的效果
4.加深人們對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認識和理解，加快對人員的培養(yǎng)速度
5.有利于對其進行理論升華，更好地指導實際生產(chǎn)，即對生產(chǎn)過程、制造系統(tǒng)整體進行優(yōu)化配置，推動生產(chǎn)力的巨大躍升
6.對制造系統(tǒng)中的要素進行全面仿真，使之達到前所未有的高度集成，為先進制造技術(shù)的進一步發(fā)展提供了更廣大的空間

系統(tǒng)集成 ：

在虛擬裝配系統(tǒng)中包含三個個部分，即虛擬現(xiàn)實軟件平臺部分。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

一、虛擬現(xiàn)實軟件平臺

通過虛擬現(xiàn)實軟件平臺，使用者可以利用各種交互設備操作虛擬環(huán)境中的物體。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

1、TechViz虛擬現(xiàn)實支撐平臺

TechViz虛擬現(xiàn)實支撐平臺將CAD/CAM/CAE軟件直接進行多通道顯示，使用者可以直接在完整數(shù)據(jù)的工業(yè)模型上進行虛擬裝配操作。包含三款軟件產(chǎn)品，分別為：人體跟蹤、虛擬裝配以及手指跟蹤軟件。

人體跟蹤軟件
人體跟蹤軟件可以通過實時全人體跟蹤系統(tǒng)顯示出人體的虛擬3D模型，能夠幫助使用者對人體運動的環(huán)境影響因素進行分析，如：分析伸展或人體與3D模型的碰撞情況等。該產(chǎn)品需要配合跟蹤器和標記物一起使用。

虛擬裝配軟件
虛擬裝配軟件允許用戶選擇或移動3D模型，查看模型的接觸情況，并記錄下相關動畫以便進行后續(xù)分析。該產(chǎn)品適用于部件拆裝、維修以及相關培訓。

手指跟蹤軟件
手指跟蹤軟件采用實時全手動作跟蹤系統(tǒng)，可以在3D場景中顯示手指的虛擬模型。該產(chǎn)品適用于細節(jié)伸展研究以及模型接觸分析，需要配合精度手指跟蹤器一起使用。

2、Virtools? 5.0 VR

專為集群式 PC（PC Cluster）而設計，只需使用個人計算機就可以體驗「沉浸式虛擬現(xiàn)實」的魅力。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

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VR Library 擁有VRNR (Virtual Reality Normalized Resources，虛擬現(xiàn)實標準化資源)。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

二、3D實時交互

3D實時交互是基于傳統(tǒng)的3D立體顯示設備及功能，結(jié)合實時動作捕捉系統(tǒng)（參考：A.R.T.系統(tǒng)解決方案）、數(shù)據(jù)手套（參考：Cyberglove II - 22 Sensors）、位置追蹤器（參考：Polhemus PATRIOT Wireless 電磁式無線追蹤系統(tǒng)）、力反饋設備（參考：HAPTION-Virtuose 6D Desktop）等設備。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

1、力反饋設備

所謂力反饋（Force Feedback），本來是應用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它利用機械表現(xiàn)出的反作用力，將游戲數(shù)據(jù)通過力反饋設備表現(xiàn)出來，可以讓用戶身臨其境地體驗游戲中的各種效果。 如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

推薦品牌：HAPTION力反饋設備、Sensable力反饋設備。

2、位置追蹤器

位置追蹤器又稱位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置，一般與其他VR設備結(jié)合使用。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統(tǒng)、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器。

3、數(shù)據(jù)手套

數(shù)據(jù)手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數(shù)據(jù)手套設有彎曲傳感器，彎曲傳感器由柔性電路板。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套、5DT數(shù)據(jù)手套。

三、3D立體顯示部分

3D立體顯示部分可以采用多通道立體展示系統(tǒng)、立體顯示器、頭戴式立體顯示器，用戶根據(jù)預算及實際需求自行選擇。

1、多通道立體展示系統(tǒng)

多通道立體展示系統(tǒng)，或柱面（多墻面）立體投影系統(tǒng)是指是指采用多臺投影機組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

2、立體顯示器

立體顯示器包括裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器，裸眼立體顯示器是建立在人眼立體視覺機制上的新一代自由立體顯示設備。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Miracube偏振立體顯示器。

3、頭戴式立體顯示器（數(shù)字頭盔）

頭戴式立體顯示器是虛擬現(xiàn)實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接受來自主機的3DVR圖形信號。如需查看更多內(nèi)容請點擊>>

推薦產(chǎn)品：eMagin Z800 3D Visor頭戴立體顯示器、Virtual Research VR1280 虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器、5DT HMD 800-40 3D 虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器。

應用領域：

虛擬維修，虛擬裝配、虛擬培訓，虛擬教學、產(chǎn)品展示，工業(yè)設計三維仿真，三維可視化等等。

相關案例：

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搜維爾推薦方案一：

名稱;基于力反饋設備的虛擬裝配解決方案CAVE幕立體展示方案。

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系統(tǒng)優(yōu)點：滿足虛擬現(xiàn)實技術(shù)三維模型進行模擬拆裝，制造行業(yè)可視化實現(xiàn)裝配過程，利用力反饋設備表現(xiàn)出反作用力，使用三維制作軟件創(chuàng)建虛擬工廠。

搜維爾推薦方案二：

名稱：基于力反饋設備的虛擬裝配立體顯示器展示方案。

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系統(tǒng)優(yōu)點：滿足虛擬現(xiàn)實技術(shù)三維模型進行模擬拆裝，制造行業(yè)可視化實現(xiàn)裝配過程，利用力反饋設備表現(xiàn)出反作用力，使用三維制作軟件創(chuàng)建虛擬工廠。

搜維爾推薦方案三：

名稱：基于力反饋設備的虛擬裝配頭戴顯示器展示方案。

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系統(tǒng)優(yōu)點：系統(tǒng)整合可以呈現(xiàn)多種效果展示，符合用戶對想要的結(jié)果進行論證應用，工作模式運行簡單，可對前期部件模型進行掃描建模，后期交互與虛擬場景搭配實驗等。