沉浸式虚拟维修仿真系统

为了使产品在使用过程中能够获得良好的维修，传统的解决方案是在设计阶段进行维修性设计分析，研制后期编写维修技术手册，交付用户后进行维修训练。该过程为一串行过程，不符合产品集成设计的思想，且对物理样机或实际装备有较强的依赖性。虚拟现实技术的出现与逐渐成熟，为解决上述问题带来了新的契机。设计人员可以在虚拟环境中通过对产品的维修、零部件的拆卸仿真来发现设计中存在的维修问题，进行维修性分析；直至通过完整的维修过程模拟来辅助维修人员的训练，生成相应的维修技术手册。

石家庄军械工程学院的郝建平与蒋科艺两位专家，早在2005便提出了虚拟现实技术辅助维修概念，于计算机辅助设计与图形学学报上发表了《沉浸式虚拟维修仿真系统及其实现》。以下为内容摘要，原文见文末附件。

虚拟维修主要有三大潜在应用方向：维修性设计分析、维修性规程确认、辅助维修训练。文章旨在开发出能够在产品开发初期就对产品维修性进行验证的系统，减少由于维修性设计缺陷导致的回溯性修改；尽早形成维修规程，减少由于对实体样机的依赖而导致的规程研制滞后；以及通过虚拟维修培训，减少实体样机的损耗，降低培训成本。

因此，系统需具备：

        （1）可利用已有CAD数据；

        （2）能够进行动力学仿真；

        （3）仿真操作；

        （4）过程记录；

        （5）仿真具有实时性；

        （6）仿真环境具有可行度以及沉浸感。

基于以上的系统功能需求，对系统进行功能模块的拆分，并最终形成沉浸式虚拟维修仿真系统结构，如下图所示。

为达成维修性仿真验证的需求，虚拟样机需具备适用于仿真的多边形数量，能够保证产品的CAD层级关系与装配关系，能够实现样机部件的约束运动，以及提供人机交互所需的相关信息。

同时，交互技术也是系统不可或缺的核心要素。交互是用户和虚拟环境进行交流的途径，用户对虚拟场景中物体的选择、操作和对仿真进程的控制都必须通过人机交互来实现。除了基本的用户位置跟踪、导航、虚拟场景中的物体操作（抓取、释放、定位）外，还需要考虑物体的防穿透处理。

最终通过某机构进行了验证，证明了该系统具有较高的沉浸感和可信性，维修人员可在该环境中完成对该机构的维修拆装。虚拟现实技术在维修工程领域的应用，为开展维修性设计分析、维修过程确认和辅助维修训练提供了一条新的途径。

北京朗迪锋科技有限公司对于两位专家超前的设计验证理念十分认可，并结合用户需求，开发了MakeReal3D VMPro专业的维修性设计分析与验证评估工具，并在航天、航空、兵器、船舶等领域得到推广应用。

 

MakeReal3D VMPro专业的维修性设计分析与验证评估工具

MakeReal3D VMPro是北京朗迪锋科技有限公司自主研发的一款专注于维修性设计分析、仿真与评估的工具软件。主要面向以航空、航天、兵器、舰船等为代表的复杂装备维修性设计分析与验证人员，针对维修性设计分析严重滞后于产品功能结构设计、过度依赖于实物样机、平均修复时间（MTTR）分配与预计工具缺乏等痛点需求，提供维修性主动设计、虚拟维修仿真、MTTR分配与预计等功能。

同时MakeReal3D可以提供高可信度的虚拟仿真环境，具备CAD层级关系导入、CAD模型信息导入等功能，具备最新的中国标准人题库，从而可以进行更加精准的仿真验证。

北京朗迪锋科技有限公司是一家专注于虚拟现实技术工业应用的高科技企业，公司自创立以来一直致力于虚拟现实技术在工业应用场景的落地、深化及推广。

MakeReal3D为北京朗迪锋科技有限公司开发的自主可控“工业产品全生命周期虚拟现实仿真平台”，专注于虚拟现实仿真技术在产品设计、制造、营销、使用、维护等生命周期各环节的应用与开发，从而帮助工业客户提高工作效率及产品体验。

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