协同式虚拟现实仿真验证平台方案

中国航天科工集团第六研究院协同式虚拟现实仿真验证平台方案

朗迪锋科技

2016年4月

目录

1.序言 (3)

2.用户需求分析 (4)

3.协同式虚拟现实仿真验证平台总体解决方案 (4)

3.1.协同式虚拟现实仿真验证平台解决方案 (5)

3.1.1.显示系统设计思路 (5)

3.2.图形工作站集群 (19)

3.3.交互系统 (19)

3.4.矩阵切换系统 (21)

3.5.中控系统 (21)

3.6.音响系统 (22)

3.7.协同式虚拟仿真验证平台软件 (22)

3.7.1.协同式虚拟仿真验证平台软件应用模式 (22)

第六：制作交互式电子手册 ....................................... 错误!未定义书签。

3.7.2.协同式虚拟仿真验证平台软件的特点 (24)

4.布局设计 (26)

5.项目实施计划 (26)

5.1.项目实施容 (26)

5.2.项目整体实施周期 (26)

5.3.工期保证措施 (26)

5.4.项目管理与风险控制 (26)

6.工程进度 (26)

6.1.设备交付阶段及设备到货点验计划表 (26)

6.2.工程师人员调配安排计划表 (26)

7.装修建议及要求 (26)

7.1.环境条件要求 (27)

7.2.地面要求 (27)

7.3.照明要求 (27)

7.4.天花板及吊顶装修建议 (27)

7.5.布线基本原则 (27)

7.6.设备发热量和制冷要求 (27)

7.7.虚拟现实中心现场装修建议 (27)

7.8.现场出入要求 (27)

8.质量保证与售后服务 (27)

8.1.质量保证与保修 (27)

8.2.售后技术服务 (27)

8.3.技术培训 (27)

9.系统配置清单 (27)

1.序言

随着计算机技术、信息技术、管理技术的不断发展与广泛应用，产品的工程设计与制造领域正在发生着深刻的变革，呈现协同式、并行化、集成化、网络化、虚拟化、智能化的发展趋势，而且相应的支撑技术也得到了不断的发展与成熟，其中虚拟现实技术就是一项重要的支撑技术。虚拟现实技术在设计、制造领域的成功应用改变了“设计-试制-分析-改进”的传统模式，虚拟样机（电子样机）将逐渐取代研制过程中用于工程分析的实物模型或全尺寸样机，通过异地系统、多人协同实现一体化协同设计、评审，这种趋势已经成为制造业中一个不可逆转的潮流。

另一方面，由于虚拟现实技术能够提供真实感强的交互式仿真环境，而且用户在该虚拟环境下能够模拟进行各种动作与操作，因此它具有在维护性、维修性分析领域的潜在应用。通过虚拟维护人员在虚拟样机上进行维护、维修操作仿真来进行维护性分析可以有效地克服现有定性分析方法的不足。

中国航天科工集团第六研究院（以下简称六院），隶属中国航天科工集团公司，是中国第一个大型固体火箭发动机研制、生产和试验基地，被誉为中国固体火箭发动机的“摇篮”。六院总部位于中国北疆自治区首府——呼和浩特市。2011年，经中国航天科工集团公司固体动力资源整合重组后，现已形成呼和浩特、和三地协同，可持续发展的军民融合式产业发展格局。六院拥有先进的设计技术，完备的生产、试验条件，具备战略、战术、宇航用固体火箭发动机技术研究、设计、制造、试验能力和化工产品、机械加工、复合材料、工业自动化系统集成等多项民用产品的开发、生产能力，已经形成多地协同管理、专业门类齐全、配套完整、综合实力雄厚的大型固体火箭发动机研制生产试验基地。

中国航天科工集团第六研究院为了提高自身设计创新能力，拟建设虚拟仿真验证分析系统以辅助设计人员解决在研发过程中遇到的设计方案展示和论证问题，同时为了提高交付产品的可维修性、克服维修困难，以虚拟仿真验证分析系统为基础研协同呼和浩特、、三地实现异地协同式设计、评审和汇报展示。

2.用户需求分析

从与用户的沟通中我们了解到，用户期望构建一个综合性协同虚拟仿真平台，以完成产品设计维修维护性验证分析，该系统要适应用户已有的产品设计系统，依托数字样机，运用虚拟现实技术，进行协同式方案论证、装配路径分析，及时反馈设计修改建议，解决验证过程的直观性和分析结果的可信性。用户对虚拟现实系统的需求由以下几个部分组成：

（1）多人远程异地协同式展示汇报功能

协同式虚拟现实仿真验证平台的主要建设目的之一是满足展示汇报，需要具备高度沉浸感，大视场角的立体汇报展示环境。由于传统的虚拟现实显示环境只能满足单一视点跟踪，与实际设计过程中的协同式操作有很大差距，本平台要求既可以满足大场景的评审汇报，也可以实现多人异地协同式设计评审汇报模式。

（2）可实现多人协同式虚拟装配、碰撞检测分析、柔性体仿真

在产品设计流程的各个阶段，可以实现不经过任何数据转换，直接将UG建模软件的三维模型实现多通道立体显示，至少实现两人或更多人以第一人称视角在同一场景下的协同，允许两人或更多人协同装配验证，可以实现碰撞检测，柔性体仿真等功能。

（3）CAE工程数据可视化及异构融合显示

在评审、汇报过程中，通过CAE可视化软件可以清楚的展示在设计过程通过分析软件计算出的结果，进而了解产品的关键技术。要求支持目前主流的CAE分析软件如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等。支持CAE数据和CAD模型的异构融合显示。

3.协同式虚拟现实仿真验证平台总体解决方案

针对以上用户需求，结合用户产品设计流程和现有先进技术手段，我们提供如下解决方案，方案示意如图：

图 1 协同式虚拟现实仿真验证平台解决方案

产品的设计流程大概分为可行性论证、总体方案设计、初步设计、技术设计和设计定型五个阶段，在每个阶段虚拟现实系统都可以发挥相应作用，做到为整个设计流程服务，从而给用户带来可观的投资回报。在众多需求中，协同式虚拟现实仿真验证平台首先要解决的核心问题有协同式沉浸式用户体验、交互式体验、碰撞式虚拟装配、电子手册和CAE可视化。

根据图1所示，协同式虚拟现实仿真验证平台主要由显示系统、图形工作站集群、交互系统、矩阵切换系统、中控系统、音响系统、协同式虚拟仿真验证平台软件七大分系统组成。辅助设备包括UPS、交互机、光纤、数据线缆、VR外设等。

3.1.协同式虚拟现实仿真验证平台解决方案

3.1.1.显示系统设计思路

综合考虑协同工作的需要、汇报展示的需要、场地选择便利性的需要，以及今后发展变化的需要，经过综合分析和评价，我们认为若采用过去技术发展水平条件下的某一款CA VE或其它类型系统的方式在这里是无法达到令人满意的效果的。