虚拟原型

汽车制造商运用“增强现实”,将虚拟CAD原型整合到实际模块或车辆中,以此在生产前找到并解决组装问题。Metaio公司的Unifeye原型系统借助AVT数码相机,使之成为可能。

 

作为增强现实技术领域的先驱者,德国慕尼黑的Metaio公司针对现实和虚拟世界中的视觉互动系统开发软件产品。该公司开发的Unifeye软件平台不仅可以让您把3D动画直接导入视频流传输中,也可将来自外部用户环境的图像完美整合在一起。

挑战:结合现实与虚拟原型
CAD和虚拟原型很久以来就已是大众、戴姆勒、丰田和其他汽车制造工程师工具箱中的一部分,这得益于花在原型建造的时间与资金已大幅减少。然而,测试新部件的整合,如现有车型采用新发动机,还是十分必要的:新发动机能装入发动机舱吗?会不会有新的问题产生?刹车组件和缆线连接是否有足够的空间?

解决方案:Unifeye Prototyping

增强现实技术提供了许多问题的答案,例如:多亏了此项技术,工程师可以把虚拟原型和真实的部件结合起来。作为处于增强现实技术前沿的领先公司,Metaio公司开发了用于现实和虚拟世界视觉互动应用的软件产品。公司与测量臂专业公司Faro合作,开发了Unifeye Prototyping这个可用于汽车工业等领域,减少研发时间和原型成本的系统。

借助Unifeye Prototyping 系统,工程师可测量CAD原型的真实数据。这样一来,他们就能在研发早期知道部件是否能装入现有的车型,从而及时发现问题。

系统装配一个Faro测量臂,测量臂上装有一台Allied Vision Technologies的数码相机。通过用测量臂来实行三维定位,实体原型就能通过测量软件在空间中被精确定位并测量。同时,相机传送原型的实时视频流。在3D元素被整合到真实图像上的同时,Metaio的增强现实软件处理视频数据。

相机采用测量臂实现精确定位,使得虚拟3D图像能实时根据不同的角度进行变换并被精确地重叠在实时视频流中。混合图像呈现在显示屏上,可以看到虚拟原型被放入真实车型中的画面。这样,工程师就能精确地了解虚拟和现实两个元素结合的情况。而通过应用测量臂,他们能移动相机拍摄更多细节或从不同角度观察物体。

凭借增强现实技术,工匠可以立刻知道虚拟螺丝钉是否缺了一个螺栓,或两个部件的几何形状是否契合。这个功能使人们在生产之前就排除各种原先只能在第一个实体原型中才能发现的错误。


要求:图像质量和紧凑尺寸
所选用的数码相机是Allied Vision Technologies的Guppy F-080C彩色相机。极其紧凑的结构和对工业环境的适合性使它成为了最佳选择。相机通过数字FireWire接口(IEEE1394a)与一个系统电脑连接,迅速可靠地传输图像数据——这对实时处理数据是十分关键的。Guppy F-080在XGA分辨率(80万像素)下以每秒30帧的速率传输图像。Metaio公司工业增强现实解决方案部门的产品经理Ronald Müller解释道:“Unifeye Prototyping全在细节。AVT Guppy相机以它的高质量图像和不限制测量臂运动的紧凑结构赢得了我们的肯定。”

福特汽车实施了该系统:“理论与实践的结合”

Unifeye Prototyping已经成功在多家汽车制造商处安装,如大众、奥迪和福特。德国福特公司的Ute Gehle解释道:“增强现实技术为我们提供了理论和实践的完美结合。借助这款工具,我们的CAD研究因而能了解实体汽车与原型的真实结合及其公差。由于提前发现了组装过程中的问题,我们省了不少时间和金钱,并避免了一些对质量的负面影响。”