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虚拟制造技术透视世界精彩
2010年6月17日    评论:    分享:

    作者:陈玲 王春

 

     不需要购买世博门票,不需要经历长时间的排队等待,只要轻点鼠标,你就可以饱览世博盛况。同时,你还可以设置角色,拥有自己的个性名字,以第一视角在展馆里游走。游览中,你甚至会碰到姚明、成龙等世博明星,活泼可爱的海宝,动漫版的国际展览局秘书长洛塞泰斯先生;你可以在高仿真的园内道路上或行或跑,或与人对聊、问答,或探访某个展馆、某件展品,且游且玩,经历充满知识和趣味的世博之旅……这就是网上世博会游览带给你的惊喜。

 

  作为上海世博会的两大亮点之一,网上世博会运用三维虚拟现实技术,不仅把世博会3.28平方公里园区、园区内150多个展馆及实体世博会的精彩内容全都搬到互联网上,而且能让“网上世博游客”实时互动,在虚拟世博会里感受到真实的世博。

 

  虚拟制造技术显身手

 

  从最初参与网上世博技术方案的撰写和实施方案的论证,到网上世博会最终实现,网上世博专家、上海理工大学虚拟制造技术研究院副院长、上海沪江虚拟制造技术有限公司董事长杜宝江教授是亲历者和见证者。为实现这一伟大构想和推广应用,在世博局和姚福生院士的领导下,杜宝江和他的团队经历了长达3年多的科研探索。

 

  “对于虚拟制造技术,国际上并没有统一标准,有些标准都是开发商自己定的。在造访了很多相关技术先进的国家后,我们发现与开始的技术要求还是相差甚远。”在了解虚拟制造技术现状后,杜宝江团队决定走自己的路。项目组分为研发组和实践组,对国际上目前没有的技术进行自主研发,已有但不够成熟的技术则进行融合创新,研发与实践同步进行,力图在技术创新和实用性、操作性上找到最佳结合点。

 

  在上海世博会中,虚拟制造技术除了在网上世博会中“闪亮登场”外,还为世博会的数字化做了有益探索。中国馆、主题馆屋顶太阳能发电是“低碳世博”理念的直观演绎。为加强游客对太阳能发电系统的认识,杜宝江团队通过虚拟技术,模拟出世博园区场馆、太阳运行轨迹、光伏发电过程,实时反映了不同天气、环境状况下,太阳能的发电情况,形象而生动地展示了太阳能光伏发电的深奥科学原理。

 

  三维虚拟场景快速搭建

 

  “操作要简单,非专业人士也能学会;可复制性要强,随时随地可进行。为符合这些要求,我们开发了三维虚拟场景快速搭建制作技术。”杜宝江表示。在人物模拟方面,借鉴人体基因的编码方式,用数字完成了人体“特征基因”的编码。虚拟的人如何组合搭建起来,网上世博游客可以通过拖动身材、表情、发质、服装等人物素材模块虚拟出自己。

 

  此外,项目组把上海世博会的各个要素,如展馆、任务、道路等数据采集设置好,建立一个三维数据库,做成模块。这样,网上世博的工作人员只要拖动模块,就能快速建立虚拟场馆和相关内容,提高工作效率;而网上世博游客也可以自己动手DIY构建个性化虚拟场景、人物以及未来之城,实现了人机互动、人网互动、虚实互动。

 

  在虚拟场馆多重互动搭建和体验系统标准形成后,网上世博专家组马上组织各省市交流,协商确定各省市的网上场馆方案。杜宝江告诉记者,目前网上世博会的虚拟展馆分两部分:一是实体展馆虚拟化,网上展馆的建设紧随实体展馆建设。这样可以让世界上大部分不能来参观的人,通过网络参观世博会。二是扩展部分,实体展馆没有或无法展示的,可以在网上游览,或通过趣味游戏来体验各自的特色。

 

  与网络游戏只需要好玩、互动、热闹的技术不同,虚拟制造技术要准确,要反映现实,要和相关行业联系起来。原先,项目组曾经设想,把所有上网者和世博园现场的人物都搬到虚拟的网上,仿佛自己真的在网上世博会上实时参观游览,形成虚实融合的网上世博会。构想很伟大,技术保障问题也不大,但是目前网络状况适应不了大范围的实施。杜宝江说,不久的将来,这一构想一定会实现,世界上许多知名公司和机构都在研究这方面的技术。

 

  虚拟制造技术的低碳之路

 

  “要发展高附加值、低能耗的绿色制造业,虚拟制造技术必须首先发展。”我国“虚拟制造技术第一人”姚福生院士曾大声疾呼。作为一种新兴科技,虚拟制造技术是在计算机虚拟环境和设备现实环境中,同时进行的产品设计、制造、测试、运行控制、销售和管理的一体化模拟仿真过程。通过人机交互、虚实联动,可以在不消耗实际生产资源的情况下找出最优方案,从而缩短周期、降低成本、提高效益。

 

  国外发达国家在核试验、飞机试制、汽车设计制造等领域都发展了较先进的虚拟技术。“网上世博会上的应用,让虚拟制造技术‘一夜成名’,同时,也有力推动了这一技术的应用和发展。”杜宝江表示。

 

  目前,杜宝江团队已承担了临港新城重工业基地建设模拟、电站集团闵行基地改造规划及节能减排方案演示、大飞机设计、隧道盾构三维虚拟培训和远程诊断等近40个项目。“隧道盾构三维虚拟培训和远程诊断构建了一个看得见的管理系统。”杜宝江介绍,这一系统与地下施工系统直接相连,地下工程出现的任何情况都可以通过虚拟系统,在电脑上实时反映出来。甚至有些现场无法发现的情况,如刀具在挖掘过程中遇到的损坏、跑偏等问题通过传感器,都可以在虚拟影像中及时反馈出来。

 

  在装备制造和服务业领域,虚拟制造系统的研发和应用都方兴未艾,正显现着它蓬勃的生命力。杜宝江坚信,虚拟制造技术将在我国的产业结构调整和低碳经济发展中发挥越来越大的作用。(陈玲 王春)

 

标签:虚拟制造
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