VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)及建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計算機(jī)生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像，感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。

除計算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)及建筑領(lǐng)域的應(yīng)用：

1、VR虛擬數(shù)字工廠

3D數(shù)字化工廠以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機(jī)虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。四度科技VR的3D數(shù)字化工廠主要解決產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計；制造；裝配；物流等各個方面的功能，降低設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評估與檢驗，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功。

軟件界面截圖

數(shù)字化工廠解決方案包括以下三個部分：

（1） 工廠布局規(guī)劃VR仿真

以三維沉浸式虛擬環(huán)境取代傳統(tǒng)的3D環(huán)境進(jìn)行布局規(guī)劃，建立廠房結(jié)構(gòu)、行車、設(shè)備、工裝、機(jī)器人、物流容器、標(biāo)識線、輸送線等生產(chǎn)資源的3D數(shù)字模型（北京四度科技的3D模型師應(yīng)用行業(yè)頂尖技術(shù)，具有厚實的美術(shù)功底的工程師參與），并實現(xiàn)交互式設(shè)施布置與漫游，大大提高布局規(guī)劃的效率。

（2）物流過程VR仿真

模擬生產(chǎn)過程中車間內(nèi)加工設(shè)備、物料緩沖區(qū)、物流設(shè)備等運行情況，分析物料阻塞、節(jié)拍不平衡、設(shè)備等待等問題,將物流整個工藝用VR進(jìn)行展示。

（3）裝配工藝過程VR仿真

裝配工藝過程VR仿真在三維虛擬環(huán)境中，模擬產(chǎn)品或部件的裝配操作，包含裝配順序定義、裝配路徑定義以及人機(jī)操作模擬等過程。裝配工藝過程VR仿真通過合理地進(jìn)行工位內(nèi)部的設(shè)備布局來盡量減少操作時間，滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求；同時要對工人的裝配操作進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)分析，使得操作者不致因疲勞而導(dǎo)致意外的發(fā)生。

（4）生產(chǎn)安全VR演練

實時模擬生產(chǎn)作業(yè)的時候，北京四度科技的安全的VR演練，通過工廠VR安全培訓(xùn)系統(tǒng)，讓員工知道哪些設(shè)備怎么操作，哪些點需要注意，避免在生產(chǎn)的過程造成的機(jī)械傷害。

2、VR建筑安全演練

我國的建設(shè)工程項目規(guī)模巨大，建筑業(yè)從業(yè)人員多，是世界上最大的行業(yè)勞動群體。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2004 年至2012 年近十年來，建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)從2004 的2500.3 萬人增加到2012 年的4267.2 萬人，建筑業(yè)總產(chǎn)值從2004 年的29021.45 億元逐步增加到2012 年的137217.86 億元。國內(nèi)生產(chǎn)總值中建筑業(yè)的比重不斷升高，從2004 年的5.43%逐步增加到2012 年6.84%[1]?？梢姡S著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的增長，建筑業(yè)已經(jīng)發(fā)展為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

然而，建設(shè)工程的勞動密集和投資大等特點，導(dǎo)致建設(shè)工程安全事故所造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失較為嚴(yán)重，每年有上千人在事故中死亡，因事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失逾百億。我國的建筑業(yè)安全事故狀況僅次于危險化學(xué)品和礦山行業(yè)，嚴(yán)重制約了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文采用直方圖、趨勢圖、圓形結(jié)構(gòu)圖和事故分析表等方法對2004-2012 年我國建筑施工事故的事故類型、發(fā)生趨勢、死亡人數(shù)及發(fā)生次數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計分析，旨在從中了解建筑施工事故的發(fā)生規(guī)律及趨勢，提出建筑施工安全管理的對策措施，減少建筑施工事故的發(fā)生。

VR建筑安全體驗：

VR建筑安全體驗館主要是技術(shù)工程師們（四度科技）利用3Dmax建立了與實體體驗館1:1的效果模型，通過軟件處理，結(jié)合VR眼鏡實現(xiàn)了動態(tài)漫游及VR交互。讓體驗者有更加逼真的感受：可以直接感受、體驗電擊、高空墜落、洞口墜落、腳手架傾倒及隧道逃生等多個項目虛擬效果。

體驗者戴上VR眼鏡后，如同看3D-IMAX電影一樣，仿佛身臨其境，整個建筑安全作業(yè)、工程形象逼真地展示在眼前，似乎觸手可及：體驗者可以在虛擬的建筑工程中隨意“進(jìn)出”、“攀爬”，可以逼真地感受日夜交替下的工程風(fēng)景，也可以清晰明了地查看工程結(jié)構(gòu)的每一個部件、切實感受工程施工中的危險。

VR建筑安全體驗館更具有優(yōu)勢：

項目現(xiàn)場

1. 虛擬體驗區(qū)比實體體驗區(qū)能夠展現(xiàn)更多的體驗場景，比如很難搭建的場景、危險性很高的場景等，同時，VR 場景更加真實完整，體驗感更強(qiáng)，安全教育 效果更明顯。

2. 可以將當(dāng)前實際項目進(jìn)行虛擬，在當(dāng)前項目中的某個位置進(jìn)行安全模擬，讓人員直接在虛擬的本項目中進(jìn)行安全體驗，教育體驗效果更直接。

3. 新型的科技體驗激發(fā)了工人參加安全教育的興趣，工人對安全事故的感性認(rèn)識也會增強(qiáng)。

4. 虛擬場景建設(shè)不再受場地限制，可最大程度模擬真實場景下的安全事故；

5. 體驗者進(jìn)入虛擬環(huán)境可對細(xì)部節(jié)點、優(yōu)秀做法進(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息， 同時還可進(jìn)一步優(yōu)化方案、提高質(zhì)量；

6.虛擬環(huán)境中的質(zhì)量模型樣板由軟件繪制，有效避免了由于工人技能差別帶來樣板標(biāo)準(zhǔn)化的差異;同時可以避免材料和人工的浪費，符合綠色施工的理念。

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