智慧工廠數(shù)字孿生汽車制造工藝車間

汽車作為國家的運(yùn)輸主要成員之一，對于國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步起著重要的作用。當(dāng)前，汽車進(jìn)入了改革發(fā)展的時(shí)期，汽車制造在科技的推動(dòng)下朝著更加自動(dòng)化的方向發(fā)展。本文圖撲應(yīng)用自研 HT for Web 3D 渲染引擎，數(shù)字孿生輕量化汽車總裝車間，全景采用圖撲 HT 特有的炫酷風(fēng)格和未來的視角。圍繞現(xiàn)有自動(dòng)化技術(shù)與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行汽車組裝展示分析，同時(shí)呈現(xiàn) 3D 可視化監(jiān)控管理的科學(xué)策略。

總裝車間

汽車一般是由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備四個(gè)基本的部分組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)：是汽車的動(dòng)力裝置，就像我們每個(gè)人的心臟；

底盤：相當(dāng)于每個(gè)人的骨骼，起到支撐、安裝汽車各個(gè)部件的作用；

汽車車身：相當(dāng)于我們身上需要佩戴的各種服飾，不僅是用來裝飾汽車主體，更是為了通過各種標(biāo)志來區(qū)別汽車的品牌和型號；

電氣設(shè)備：則是由電源和用電設(shè)備兩大部分構(gòu)成，它就好像是我們?nèi)祟惔竽X中的神經(jīng)，用來指揮汽車所有部件進(jìn)行協(xié)作運(yùn)動(dòng)。

在圖撲 HT 汽車生產(chǎn)工藝 3D 可視化案例界面中，通過 HT 3D 動(dòng)畫技術(shù)展示了汽車拆解動(dòng)畫，讓被遮擋的零件設(shè)備逐一呈現(xiàn)和精準(zhǔn)定位。解決了問題車輛反復(fù)拆解和調(diào)試修正的難題，縮短質(zhì)檢周期。

點(diǎn)擊相應(yīng)的零件按鈕，實(shí)現(xiàn)直觀的查看汽車內(nèi)容中的每個(gè)零件的運(yùn)作工況，如：車架、輪胎、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、凸輪軸、活塞、內(nèi)飾、車門、車座、方向盤、減震器等。并且在側(cè)面輔以數(shù)據(jù)面板，可以查看每個(gè)零件更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，以及汽車的有關(guān)數(shù)據(jù)。打通由虛向?qū)嵑陀蓪?shí)向虛的雙向通道，大幅提升作業(yè)感知質(zhì)量。

發(fā)動(dòng)機(jī)

減震

內(nèi)飾

場景內(nèi)鳥瞰車輛可查看關(guān)于汽車外觀的有關(guān)參數(shù)，同時(shí)在拆解車輛的前方配合虛擬電子儀表盤，讓用戶無需進(jìn)入汽車也能知曉當(dāng)前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

組裝流程可視化

工業(yè)機(jī)械臂仿真應(yīng)用機(jī)械臂是指高精度、多輸入多輸出、高度非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。因其獨(dú)特的操作靈活性，已在工業(yè)裝配、建筑施工、城市建設(shè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本次場景內(nèi)圖撲利用自研 HT for Web 強(qiáng)大的可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車制造工藝中的機(jī)械臂數(shù)字孿生。

并選用第一人稱視角漫游查看，讓用戶沉浸式感受每個(gè)分步流程的組裝工藝，整體效果以圖撲軟件特有的炫酷方式進(jìn)行展示，科技風(fēng)十足。

排氣系統(tǒng)

排氣系統(tǒng)的作用是收集發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的廢氣，降低排氣噪音，消除廢氣中的火焰和火花，使廢氣安全地排放到大氣中，控制廢氣中的有害物質(zhì)。

在經(jīng)過圖撲 HT 的仿真之后，通過特定的算法和分析軟件對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、趨勢分析、判斷預(yù)警及質(zhì)量追溯，確保工作人員實(shí)時(shí)掌握運(yùn)行狀態(tài)，或通過歷史記錄回溯查閱排氣系統(tǒng)的安裝流程以及安裝位置。為后期質(zhì)量提升指明方向，形成制造數(shù)據(jù)的閉環(huán)管理。

懸架

懸架是汽車的車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，減少由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。

圖撲通過自研 HT 技術(shù)，將懸架和整車的安裝流程完美融合，結(jié)合特定視角細(xì)致觀察每個(gè)機(jī)械臂從懸架拾取到和整車組裝的作業(yè)全流程。既可以體現(xiàn)演示的直觀，又可以在實(shí)際生產(chǎn)中提供組裝的理論依據(jù)。

懸掛減震器

懸掛減振器是懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，其工作原理是當(dāng)車架（或車身）和車橋間受振動(dòng)出現(xiàn)相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的活塞上下移動(dòng)，減振器腔內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)腔經(jīng)過不同的孔隙流入另一個(gè)腔內(nèi)。

為了讓懸掛減震器能更好的組裝到汽車整車中，圖撲 HT 通過 1 : 1 復(fù)現(xiàn)整車需要的多個(gè)懸掛減震器，選用多視角監(jiān)控此步驟工藝流程，方便用戶通過場景確定正確的安裝位置和角度，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，保證產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。

圖撲可視化解決方案支持跨平臺，移動(dòng)終端均可輕松打開場景，實(shí)現(xiàn)觸屏設(shè)備的單指旋轉(zhuǎn)、雙指縮放、三指平移等操作，用戶不必再為跨平臺交互模式而煩惱。

輪轂輪胎

汽車輪胎是汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時(shí)所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性；提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。

為確保汽車中對于安全最為重要的輪胎和輪轂，能夠準(zhǔn)確無誤的安裝到整車之上。在機(jī)械臂的選擇上，圖撲以 3D 可視化的方式，構(gòu)造出一套四輪整裝的工藝流程。其中主要突出了圖撲在多方協(xié)作可視化展示方面的優(yōu)勢，既保持了統(tǒng)一，又保證了流程的正確和完整性。

發(fā)動(dòng)機(jī)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是為汽車提供動(dòng)力的裝置，是汽車的心臟，決定著汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和環(huán)保性。

場景中真實(shí)復(fù)現(xiàn)機(jī)械臂抓取發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作態(tài)勢，以及準(zhǔn)確無誤的安裝到整車的前半部分的運(yùn)作工況，既體現(xiàn)了當(dāng)前汽車生產(chǎn)線制作工藝的優(yōu)良，又展現(xiàn)了圖撲 3D 可視化技術(shù)與現(xiàn)實(shí)的融合度的高標(biāo)準(zhǔn)。

內(nèi)飾

汽車內(nèi)飾主要是指汽車內(nèi)部改裝所用到的汽車產(chǎn)品，涉及到汽車內(nèi)部的方方面面，如：汽車方向盤套、汽車坐墊，汽車腳墊、內(nèi)部擺件、收納箱等都是汽車內(nèi)飾產(chǎn)品。

對于這一部分的可視化展示，圖撲 HT 采取了多而精的策略，即將上文提到的各種內(nèi)飾零件與車架組裝成為一體。圖撲數(shù)字孿生設(shè)備組裝的工況態(tài)勢，亦可遠(yuǎn)程遙控監(jiān)管，以此實(shí)現(xiàn)全天候、立體化、多方位的人員管理模式。

在提高不良率、產(chǎn)量完成率、直通率等管理效率的同時(shí)，還能演示出內(nèi)飾安裝的整體節(jié)奏，旨在展示此生產(chǎn)線的完整性。

車門

車門是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，并隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側(cè)面撞擊，保護(hù)乘員。作為保護(hù)駕駛員的重要通道之一，車門的安裝不得馬虎。圖撲 HT 也采用了近距離、高清、直觀的數(shù)字孿生形式，仿真現(xiàn)場機(jī)械臂安裝流程，輔助工作人員清晰把控安裝的每個(gè)步驟。

車殼

在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)中，使用得最多的還是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工性能，強(qiáng)度和剛度也能滿足汽車車身的要求，同時(shí)能滿足車身拼焊的要求，因此在汽車車身上應(yīng)用很廣。

圖撲以高精度可視化技術(shù)，呈現(xiàn)整車組裝的車殼步驟，即整車車架的高精度建模，整車已組裝零件的缺一不可，機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的完美配合，每個(gè)細(xì)小點(diǎn)的完美，方能塑造最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品給予客戶。

噴漆

汽車噴漆有助于保護(hù)汽車不受大氣中的濕氣、氧氣、工業(yè)大氣、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等侵害。同時(shí)，也可以起到美觀和區(qū)分不同的作用，且不同的噴漆顏色也可以代表車輛的不同作用。

圖撲 HT 以一種超時(shí)代的方式完成這整車組裝的最后一步，汽車通過一道超現(xiàn)實(shí)的門廊完成整車噴漆工作，展示其作用性的同時(shí)，也展示出了圖撲人對于未來科技的想象力，以及圖撲本身自有的創(chuàng)造力。

在上一期內(nèi)容中，圖撲還應(yīng)用了 HT 2D 和 2.5D 展現(xiàn)風(fēng)格，搭建了汽車制造工藝中沖壓車間、焊裝車間、涂裝車間監(jiān)控場景。輕松實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備的遠(yuǎn)程操作和作業(yè)統(tǒng)籌等可視化監(jiān)控管理。

Hightopo 3D 動(dòng)畫技術(shù)展示效果以一種科幻和未來的視角來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的內(nèi)容，在表明圖撲對于超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的追求的同時(shí)，也進(jìn)一步說明了科幻在目前 B 端的展示上，擁有著廣闊的天地。

圖撲軟件通過數(shù)據(jù)模型 + 基礎(chǔ) UI 庫 + 2D 拓?fù)?+ 3D 渲染引擎，數(shù)字孿生了整套汽車生產(chǎn)線流程，旨在為”數(shù)字孿生+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的建設(shè)添磚加瓦，真正實(shí)現(xiàn)智能制造、超越現(xiàn)實(shí)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

審核編輯黃宇