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信息物理融合系统
中国智能制造还是德国工业4.0,其核心都包含信息物理融合系统。信息物理融合系统,集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建物理世界和虚拟世界人、机、物、环境、信息等相互映射、适时交互的复杂系统。虚拟世界和现实世界的完美融合,使得基于CPS技术的设计、生产、服务等,正迈向一个新的高度,推动“制造”向“智造”的转型。
面对制造业不断加剧的竞争,让企业在竞争中保持优势,迈向智能制造的宏伟目标,西姆推出了CPS技术研究及应用相关方案,帮助企业未来发展。
1. 面向CPS 的智能化协同制造建模与仿真平台
 
 

2. 虚拟样机与半实物联动系统

基于HLA/RTI平台,构建CPS实验环境,以CPS技术为基本手段,通过虚拟环境构建与仿真、虚拟环境与物理环境联动,进行半实物联动实验。实验系统C空间(Cyber)技术研究和开发包括虚拟样机开发支撑环境的研制,为虚拟样机的建模、仿真、优化提供支持;实验系统P空间(Physics)主要是联动实验支撑环境的实现,包括基于HLA/RTI,开发各类适配器实现对仿真系统的封装。
CPS实验环境已用于某武器的生产过程中,解决了CPS技术在该武器装置研发中的应用、联动实验中的数字化协同仿真技术应用等难题,通过全虚拟仿真和联动仿真两种模式能够对产品外观、布局进行全局把握,及时了解各部分的干涉情况,有效提高生产线的设计效率,并对其生产能力进行评价
 

3. 仿真模拟与实际操作活动的信息物理融合

(1) 高铁VR体验之旅
高铁VR体验包括虚拟高铁驾驶、虚拟高铁漫游。
高铁虚拟驾驶模拟器是由高仿真的高铁驾驶操作台与虚拟三维场景相结合的方式打造而成,以真实的驾驶台为原型制作仿真驾驶室,座椅也采用VR虚拟现实动感座椅,在驾驶平台的前方是一块超宽的液晶显示屏。用来让体验者观看驾驶时的路况信息。通过数据通讯,可以使操作台硬件与虚拟现实软件进行实时通讯,体验者可以操作实装的驾驶台,出发指令或信号,影响显示屏中虚拟三维场景的变化,体验从始发站出发,途经城市边缘、旷野田地、山川村落、高架桥、隧道、中途车站等虚拟驾驶环境,给人身临其境的感觉。虚拟高铁漫游仅需带上VR眼镜,便可开启高铁车内漫游体验,了解内部各种系统的知识,通过给水系统等爆炸图深入了解高铁的内部结构,让高铁不再神秘,对每个人都透明化,极具科普性及趣味性。
高铁虚拟驾驶操作台
 
 
虚拟高铁漫游体验
 
(2) 基于半实物仿真的起重机驾驶
起重机模拟培训与考试系统,由软件和硬件组成,硬件系统主要由控制柜及联动台组成,含有起升机构、变幅机构、旋转机构、运行机构、安全保护装置等,软件系统实现运动仿真和培训管理功能。
通过软件和硬件的结合,进行模拟的驾驶操作,如起重机基本操作、相关工种人员指挥手势识别、定点落物、绕障操作等实操科目的培训及故障与考核。解决了起重机实际驾驶操作的高危险性、现场实物培训设备和能耗成本等问题,提高培训效果,节约资源,提高作业人员的操作技能与安全素质,完善现有的考核程序,最大程度的杜绝安全事故发生的人为因素,且能符合教育特点,具有较强的扩展性,最重要的是场景效果逼真,沉浸感强。
按手势指令操作仿真
                      手势识别动画                                                                                            门座式起重机抓斗训练场景
 
 

4. 基于虚拟现实的工业设计展示系统

建立虚拟现实(VR)技术研发和应用服务支撑环境,开发实现4个VR应用服务工具系统,搭建了一个工业设计虚拟展示服务平台。可提供如下几种类型的服务:
(1) 虚拟设计评审,VR环境下以沉浸感方式展示工业产品设计效果,为工业设计企业提供产品设计、评审、发布、培训等服务。
图1 烟台正海汽车内饰公司汽车顶棚设计评审
(2)数字汽车产业园,通过园区基于GIS的全局与局部展示、车企快速查询、统计分析等功能,为政府职能部门提供产业发展布局的决策参考服务。
企业厂区的虚拟现实漫游
(3) 汽车虚拟展厅,基于Web实现汽车产品和零部件的3D展示,为汽车企业尤其是中小企业提供网上虚拟展示服务。
车展效果——车门开关
 (4) 汽车配置DIY体验,通过外观、内饰的配置选择和发动机、轮胎等性能参数的搭配设置,为汽车客户提供个性化配置的定制服务。
汽车配置DIY系统的功能面板:半透明弹出式菜单
汽车内饰的自定义配置与置换
(5) 汽车虚拟驾驶,VR环境和交互硬件设备支持下,通过驾驶过程的数值模拟和物理反馈,为客户提供汽车个性化配置产品的操控性与乘坐舒适性等体验服务。
观众视角的客车驾驶视景仿真效果
动感座椅全景实拍
 


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