AR、MR与VR 改变重型汽车工程设计

在智能手机创造的AR环境中，用户可以看到汽车发动机涡轮3D模型。（图片来源：Gorodenkoff / Shutterstock.com）

增强现实技术（AR）、混合现实技术（MR）与虚拟现实技术（VR）无处不在。在过去12个月至18个月中，与AR、MR以及VR相关的新设备与新应用大量涌现。而包括苹果、谷歌、微软、索尼、三星、HTC、Facebook、惠普等公司在内的所有科技巨头，也都将目光转向了AR、MR与VR市场。

虽然这些新兴技术是由游戏与社交媒体巨头所开发的，但它们最终都会不可避免地进入工程业与制造业中，其中包括商用车、卡车以及非公路车辆等行业。

那么，将这些让你能够在虚拟环境中进行赛车、射击外星人，或是捕捉口袋精灵的技术应用于卡车、工程机械以及非公路用车或防务车辆的设计与建造中，会带来怎样的影响？

VR技术应用于工程与制造领域已经有了相当一段时间了。CAVE系统以及Powerwall系统也已经投入使用达数十年之久。不过，在VR技术尚未普及之前，行业中只有少部分“拥有特权”的企业（主要是汽车与航空航天OEM）才能使用这些造价惊人的数据可视化系统。

AR、MR或VR技术在商用车、卡车与非公路用车工程制造中的应用仍处于早期阶段。大部分相关企业仍在探索采用AR、MR或VR设备的原因与必要性，以及这些设备在工程制造中的具体应用。不过，一旦它们深入了解了这些技术，就会看到它们在复杂产品与大规模生产中的显著优势。

游戏图形引擎在工程数据处理中的应用

一款游戏能否成功，很大程度上取决于游戏的3D画质如何。如果画质不高，那么玩家就体验不到游戏的真实性，游戏外观与质量都会大打折扣。游戏开发者利用图形引擎与一些包括动作捕捉技术在内的附加技术，可以设计出鲜明的画面，从而提升游戏的互动式与沉浸式体验。从游戏图形较高的质量与性能来看，游戏图形引擎完全能够胜任CAD数据的处理工作。

图形引擎性能的提高以及AR/MR与VR头盔成本的下降，使得CAVE或Powerwall等系统的价格从原先的数十万美元，甚至数百万美元，下降到了数万美元。

三十多年来，许多汽车公司都选择了采用3D CAD绘图软件进行汽车设计。如今，利用低成本、高性能的AR、MR与VR设备来显示CAD数据也已经成为了可能。



在VR/MR技术中呈现的一个发动机部件的横截面，可用于生产和调试。（图片来源：Monstar工作室 / Shutterstock.com）

沉浸式体验在设计与生产中的应用

汽车工程师们如今都选择采用沉浸式AR、MR与VR体验平台以及AR、MR与VR设备来进行汽车设计与制造。

在汽车工程领域，VR技术可应用于汽车设计的虚拟审查、原型制作、搭建与组装，以及维修与培训中。有了VR技术的帮助，工程师们可以在虚拟现实环境中与他们的可视化设计数据进行互动，而不必花费额外的人力物力去制造大量的汽车实物模型。而当该模型所对应的是一辆40吨重的卡车时，采用VR技术的好处就更加显而易见了。此外，在模拟办公室、工厂或是露天环境的数字化场景（即虚拟现实的工作环境）中，工程师们还可以看到所有的原始设计数据。

相较于拥有30年发展历史的VR技术，AR技术与MR技术这两大“新兴”技术能够给使用者带来全新的视觉体验。因此我们日常使用的便携式设备，如笔记本电脑、智能手机或免提耳机以及头戴式显示器，都配备了AR与MR功能。

由于AR技术是一种在现实中叠加3D内容的技术，因而AR场景中的3D数据相当于现实物体所对应的数字孪生体。这些3D数据不但能够帮助维修人员更好地修理构造复杂的工厂与机械装置，而且还能够减少人员培训的开支。总之，AR技术通过将3D内容展现在真实的工厂环境中，来帮助工程师们评估整个汽车制造工艺流程、工厂培训以及服务工作的开展情况。

MR技术与AR技术类似，也是一种在现实中叠加数字内容的技术。不过，与AR技术不同的是，通过MR头罩所生成的MR内容，会以实时全息图的形式出现在现实世界中。因此，工程师可以在全息图中四处走动，也可以坐在里面，就仿佛置身于一个实体中一样。而这一切并非发生在数字化世界，它们就发生在现实的办公室、工厂或是测试工厂中。

在现实世界的环境中，工程师能够以自然直观的方式解读MR内容，因而也能更好地理解产品数据，并迅速确定产品规格尺寸与装配关系。有了该技术，工程师就能够在实体部件或工厂正式建成前进行修改，若在建成后才修改错误，变更成本将非常高昂。



有了AR技术，工程师就能够在实体部件或工厂正式建成前进行修改，若在建成后才修改错误，变更成本将非常高昂。（图片来源：Theorem Solutions公司）

数字化数据在真实环境中的显示

工程师们只需将CAD设计数据导入游戏图形引擎中，就可以通过装有AR、MR或VR功能的智能手机、平板电脑或耳机直接浏览这些设计数据，并在产品运作的现实世界中体验产品。

采用了AR、MR或VR技术后，工程师们能够在一个近乎“真实”的环境中，与自己的设计数据进行互动，并对产品设计早期阶段的数据进行修改，这既节省了时间，也节约了成本。

低价智能手机、平板电脑与耳机的日渐普及，意味着用户不用购买CAVE及Powerwall VR显示系统也能享受到AR、MR与VR体验。

虽然AR、MR与VR硬件与软件仍处在发展的早期阶段，但敢于接受这些新理念的工程与制造公司更有望保持行业领先地位。新技术能够为许多的传统工艺提供新思路，帮助工厂更好地完成生产任务。