在製造過程中使用虛擬現實的想法並不新鮮。二十多年來，設計師，工程師和服務技術人員已經證明了它的價值。提供可擴展，直觀的原型和設計表示的沉浸式環境可實現真實的協作，改善決策過程並提高最終客戶的信心。對於使用VR可視化的汽車，航空航天和設備製造商來說，降低了開發物理原型的成本和時間，以及由於設計錯誤而導致的返工成本。憑藉當今的計算能力和先進的設計軟件，詳細的建築和工廠流程建模更容易開發，並且具有越來越大的價值。現在，VR是智能製造和數字化轉型計劃的組織必不可少的工具。

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英聯邦先進製造中心（CCAM）的團隊使用交互式虛擬現實技術。 （圖片來源：CCAM）
英聯邦先進製造中心（CCAM）是當今唯一具有交互式虛擬現實（VR）工廠模型的設施之一，該模型是設施中物理機器的精確表示。 CCAM是一個非營利性研發中心，擁有西門子，空中客車，勞斯萊斯，美國宇航局蘭利研究中心等組織的成員，以及弗吉尼亞大學弗吉尼亞理工大學，

和別的。其目標是為創新製造流程和技術的開發提供協作環境，並通過行業驅動的教育途徑發展合格的製造業勞動力。
 

CCAM的“未來數字工廠”有助於解決最複雜的製造挑戰，並用於開發最佳實踐和新流程。 Mechdyne Corporation的powerwall實現了實時協作和直觀交互，可提供虛擬工廠的沉浸式視圖。

CCAM的研究總監Matt Stremler表示，CCAM正在利用沉浸式可視化來檢查流程和性能，從而開展突破性工作。 “可視化工廠數據流是我們面臨的最大挑戰之一，”Stremler說。 “通過虛擬現實工廠模型，我們可以與機器連接以及設備和控制流程之間傳遞的信息進行交互式工作。我們使用的大型VR顯示系統還為惡劣或難以接近的環境中的機器人實時遠程操作提供了有用的界面。“

CCAM的虛擬現實顯示系統將工廠和/或設備的3D圖像投影在8英尺x 14英尺的牆壁上，並投射到相同尺寸的地板屏幕上。用戶佩戴配有運動追踪器的輕型快門眼鏡。跟踪器監視用戶的位置，方向和交互，從而實時更改屏幕上的圖像以符合用戶的視角。當虛擬圖像實時響應於運動時，用戶體驗到與虛擬工廠存在極其令人信服的存在感。

用戶可以簡單地四處走動或查看虛擬設備，就好像他們在房間裡一樣。當在工廠模型中“站立”或檢查原型機器或組件時，地板投影增加了更加身臨其境的存在感。該系統可用於虛擬原型設計，裝配測試和培訓，以及當規模可以使通信和團隊合作受益時，顯示傳統的二維文檔和Power Point演示。

CCAM還使用頭戴式顯示器（HMD）作為沈浸式體驗的替代資源。對於協作工作而言，這是該組織職責的一部分，他們發現更大規模的VR系統更為可取，原因如下：

對於長時間的工作，它通常更舒適
用戶不會與周圍環境隔絕，可以與同事互動，記筆記，並且通常能夠清楚地了解房間內發生的事情
可以在不共享一個或多個HMD的情況下向較大的組進行演示
當用於設計和分析產品和製造過程時，CCAM的研究人員和合作夥伴報告說，與沈浸式模型和可視化相互作用有助於更快地制定決策，以及幫助製造商控製成本並提高安全性和質量的程序。

該設施正在進行的項目包括測試將自動機器人集成到未來數字工廠中的方法，以進行遠程監控和工具運輸。該組織還在研究大型沉浸式顯示器如何在網絡安全信息學中發揮作用，以及可視化節點，交換機，路由器，防火牆和數據流的企業網絡。他們認為，對於製造和設計企業而言，大規模沉浸式可視化提供了一個透視圖，可以深入了解安全風險，並可以發現常見漏洞和暴露（CVE），以幫助防止可能的數據洩露。

下一代沉浸式顯示器

虛擬工廠模型通過提供對未來工廠（包括數據流和流程）的更深入理解，幫助CCAM完成其使命。大型沉浸式虛擬現實係統是學術，政府和行業生態系統之間協作的絕佳界面。

CCAM位於弗吉尼亞州喬治王子縣62,000平方英尺的工廠內，擁有超過35名成員，包括私營公司，當地公立研究型大學和政府機構。其成員共享資源，包括匯集人才，先進工具和技術，並共同發展人才和建立製造業勞動力。

該中心專注於自動化，機器人技術，3D打印，表面工程和人工智能，目標是提供一個協作環境，成員共同合作開發創新解決方案，特別是行業贊助，政府資助的學術研究計劃，以使技術變得有用滿足現實世界的要求。

CCAM與其中一家成員公司密切合作，以從其大型顯示系統中獲得最大收益。其工程團隊擅長幫助設計人員將高度複雜的3D模型轉換為包含交互性的虛擬現實應用程序。該團隊使用流行的遊戲引擎創建了CCAM的數字工廠，該工具允許導入設備和機器的CAD或計算機輔助設計數據，並且能夠創建基於物理的，動態的，交互式的零件，組件和組件的虛擬表示。整個設施，並覆蓋實時信息流。

遊戲引擎也已成為強大的企業級建模工具。將VR顯示系統集成到下一代數字工廠的趨勢需要在管理軟件工作流轉換到交互式VR方面的專業知識，以便為各種計算機輔助設計工具提供支持。有可用於管理遠程協作的資源，使來自其他地區的專家能夠參與虛擬設計評審。如果組織沒有資源將CAD轉換為遊戲引擎並創建虛擬環境，那麼VR集成商和專業內容組織可以幫助設計人員和工程師開發可視化，並添加照片寫實，特徵和行為以及復雜交互等元素。 。

 CCAM的大型VR系統旨在提供一個舒適的環境，讓團隊可以協作數小時來優化設計，解鎖見解，加快產品上市速度，並為決策者提供信息。 CCAM正在使用下一代沉浸式可視化，使多個觀眾能夠在大型VR環境中體驗自己的精確視角，並通過輕量級3D快門眼鏡分享高度逼真的運動跟踪模擬。

為了創建立體3D圖像，投影儀以快速交替的順序呈現用於右眼和左眼視角的單獨圖像。圖像交替如此之快，理想情況下每眼每秒60幀，對於觀看者而言，它們似乎同時出現在屏幕上。對於每個看到自己視角的多個觀看者，每個用戶的兩個圖像必須同時在屏幕上。

未來的數位工廠

CCAM的總裁兼首席執行官Will Powers以及飛機發動機製造商勞斯萊斯北美公司的前首席財務官認為，要想獲得成功，下一代智能工廠需要具有上下文意識並能適應零件可變性的自動化系統，流程，環境和人員。

Powers在回顧製造環境中使用沉浸式可視化的力量時說：“自動化和人工智能是現代製造業的發展方向。大規模沉浸式VR是一種重要的資源，可以幫助我們的研究人員和成員分享獨特的視角，更好地了解正在開發的系統和流程。“

未來的數字工廠將從計算機，機械，自動駕駛汽車，先進傳感器技術和機器人技術的互聯性中獲得力量。這些交互的複雜性可能難以概念化並使真正的協作具有挑戰性。憑藉其壁掛式沉浸式顯示系統，CCAM研究人員和成員可以更輕鬆地共享概念，並通過此類數據可視化進行只能理解的發現。

圖文參考:designnews