基于VR的虚拟工业生产环境交互技术研究

龙源期刊网的虚拟工业生产环境交互技术研究作者：章红波来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期摘要虚拟现实是机器学习、图像处理、人机交互等计算机技术应用和发展的成果之一，其已经在科研教育、军事指挥、影音娱乐、工业生产等领域得到了广泛应用。基于VR的虚拟工业应用包括虚拟装配、先进制造、安全监测等几个方面，能够充分利用数字头盔、数字手套、手环设备等复杂的传感器设备、自然手势识别技术、语音识别技术等实现交互操作，有效提升了工业生产的仿真效果，进一步改善了工业生产环境。【关键词】虚拟现实工业生产数字头盔人机交互1引言虚拟现实（VisualReality，VR）是一种集成性的计算机技术，其综合了图形图像处理、互联网、传感器、多媒体、人机交互、仿真系统开发等多种技术，为人们提供一个具有较强沉浸感、模拟真实环境的虚拟世界。通过多年的研究和改进，虚拟现实技术已经在多个领域得到应用，比如为科研教育提供虚拟实验环境；为飞机驾驶训练提供一个模拟的飞行环境，控制飞机平衡；为电影制作提供一个虚拟动画环境等。随着自然手势识别的研究和改进，虚拟现实的人机交互技术大大提升，人们可以利用听觉、视觉和触觉等控制虚拟环境中的模型对象，将虚拟现实技术更好地应用到先进精密仪器制造、虚拟装配和安全生产监测等领域中，提升工业生产的成效。2VR在虚拟工业生产环境中的应用随着计算机技术的快速发展和改进，大规模人海、人工等战术渐渐不适应现代工业生产，引入先进的科学技术，尤其是虚拟现实技术，将为工业生产带来一场前所未有的革命。目前，虚拟现实技术已经被世界上许多大型企业应用到工业生产环节中，可以提高工业生产效率，并且加强数据采集、分析和处理能力，进一步提高决策的有效性。2.1先进制造先进制造领域引入虚拟现实可以实现虚拟工业产品设计、制造、生产和展示，虚拟现实在完善产品设计功能、优化产品性能、改进产品质量等方面具有重要的作用，可以大大提高工业产品的生产成功率和降低开发成本。比如在汽车制造中，虚拟现实可以通过虚拟装配，将汽车的各个组件按照规格设计和组装在一起，建立一个汽车三维模型，在装配过程中，可以发现某些关键组件或配件存在的缺陷和问题，以便能够及时进行优化和改进，避免在实际生产中产生问题。另外，设计人员还可以设置相关的参数，观察汽车设计是否舒适，模拟驾驶和进行故障模拟，全方位保证汽车制造的可靠性。龙源期刊网安全监测工业生产过程中，安全生产一直是生产监管的重要方面，虚拟现实可以在工业安全生产中发挥重要的作用。比如煤炭工业生产可以利用虚拟仿真技术进行生产监测和培训。煤炭行业可以使用虚拟现实技术模拟矿井作业场景，利用传感器、摄像头等采集实际的矿井数据，输入到生产环境中，监测人员可以利用虚拟生产系统进行观察和扫描，以便能够了解各个作业面的瓦斯浓度和设备运行状况，达到安全生产监测的目的。另外，利用虚拟现实技术也可以模拟煤炭行业紧急救援演练，可以将矿井生产环境展现在三维空间中，配合指挥台的语言提示操作，利用3D建模的工人模型可以听从指挥，实现人员疏散，并且能够全面观察逃生通道，了解矿井内部环境布局，支持多人协同救援，主动调整视角位置，有效疏散生产工人。3基于VR的虚拟工业生产环境交互技术在虚拟工业生产环境应用中，人机交互是非常重要的一个技术。虚拟现实作为一种新型人机接口，可以使参与者沉浸于计算机生成的虚拟世界，同时还可以为用户提供一种与虚拟世界通信的手段，在用户操作虚拟世界的三维物体模型对象时，该对象可以对用户的操作作出实时的反应。虚拟现实为用户在工业生产中提供了丰富的人机交互方法，包括音频系统、触觉系统、跟踪系统，如图1所示。目前，虚拟现实人机技术技术一直在研究和不断取得突破，人机交互理论方面已经引入了BP神经网络、K均值、贝叶斯理论等机器学习和模式识别技术，提高了语音识别、手势识别的准确度，理论研究诞生了许多新的技术。另外，在人机交互产品开发方面，除了利用传统的键盘、鼠标、游戏手柄、数字手套、手环设备等，逐渐引入了立体视觉产品，比如头盔式显示器、液晶快门眼睛，可以提高虚拟工业生产环境的人机交互灵敏度。随着虚拟工业生产环境的发展和应用，人机交互技术也会得到广泛研究，诞生更多先进的交互技术。4结束语虚拟现实技术使工业生产进入了新的阶段，发生了质的飞跃，更加符合现代高精度、先进性、高强度的工业生产需求，提高了工业生产成效，应用和发展前景必将更加广阔。参考文献[1]崔强.水仓自动清淤装置虚拟现实产品仿真系统的设计研究[J].新乡学院学报，2015，25（06）：62-65.[2]徐宇杰，管会超，张宗卫，等.基于人眼视觉原理的虚拟现实显示模型[J].计算机应用，2015，35（10）：2939-2944.[3]张李杰，孙文磊，赵群.VR技术在优化加工工序中的研究[J].机械设计与制造，2014，26（09）：208-210.龙源期刊网[4]费敏锐，王滔.虚拟现实技术及其在工业工程中的应用[J].微计算机信息，2000，24（04）：3-7.作者单位江苏金恒信息科技有限公司（南钢信息公司）江苏省南京市210035