摘要：随着全球信息技术的不断发展，VR虚拟现实技术对于人们来说已经不再陌生，本文将主要针对虚拟现实技术在现代化机械工程生产实验中的应用展开讨论。
关键词：虚拟现实技术；机械工程；应用状况
1．拟现实技术
1.1 什么是虚拟现实技术
以现代的计算机技术为基础，利用高科技手段形成逼真的味觉、嗅觉、触觉、听觉和视觉一体化的虚拟环境的技术就称为虚拟现实技术。用户利用特殊的输入/输出设备，通过自然的方式和虚拟世界中的物体进行相互影响，形成一种身临其境的真实体验和感受。
1.2 虚拟现实技术的特点
虚拟现实技术主要具有想象性（Imagination）、交互性（Interactivity）和沉浸性（Immersion）三大特点。
所谓的想象性（Imagination）是指通过人的想象来形成虚拟的各种环境，与此同时这些想象也是设计者思想的一种体现，因此对实现特定的目标有一定的作用。
交互性（Interactivity）是指人与虚拟世界之间以自然的方式进行信息互动的过程。其特点包括虚拟环境中人机交互的实时性、人机交互的有效性、人的参与与反馈。
沉浸性（Immersion）也叫做侵入性，是指用户感觉被虚拟世界所包围，全身心的置身于虚拟世界。其包括味觉沉浸、嗅觉沉浸、触觉沉浸、听觉沉浸、视觉沉浸、身体感觉沉浸等。
1.3 虚拟现实技术的发展历程
虚拟现实技术的发展一般可分为三个阶段：虚拟现实技术的探索阶段（20世纪70年代之前）；虚拟现实技术系统化、从实验室走向实用阶段（20世纪80年代初期至80年代中期）；虚拟现实技术高速发展阶段（20世纪80年代末期至21世纪初）。
2．虚拟现实技术的特征及关键技术
2.1虚拟现实技术的特征
2.1.1逼真性：这是指观察者对由这一技术所创建的虚拟世界的真实感受，虚拟现实技术通过仿真技术和信息处理技术创建出虚拟世界，并允许用户通过各种感官来体会发生在这一虚拟空间中的一切，给使用者以最逼真的感觉。
2.1.2相关性：这主要是指在虚拟世界中用户和计算机的沟通程度，利用虚拟现实技术，用户可以与计算机之间进行深入的沟通，不仅可以利用鼠标，键盘还可以利用指纹，声音等其它手段，同时还可以利用一些监控设备来监控人机沟通的过程。
2.1.3全方位性：利用虚拟现实技术所构成的人机交互系统中包含视觉感应，触觉感应，听觉感应，嗅觉感应以及动作感应装置，因此，在虚拟空间中，使用者可以在听觉，视觉，徐觉以及动作等多种信息中与计算机进行沟通，不但可以给人以直观的全方位的感觉，还能够有效的激发人的内在潜力，提高后续工作的效率。
2.1.4及时性。这也是提高工程效率的关键，利用虚拟现实技术所构建的系统可以保证人与计算机之间的沟通，计算机的现实，以及计算机工作过程的实时性，将人机沟通以及计算机处理的时间降到最低，达到人机高度融合，人机一体的效果。
2.2虚拟现实关键技术
2.2.1 动态建模技术：动态建模师虚拟现实技术的关键内容，建模的目的是得到现实环境的真实信息，三维指数等，并以这些信息为基础来构建我们需要的虚拟环境，为后续环节创造条件。
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2.2.2 图像生产技术：这里所指的图形是三维图像，不但要保证图像的准确合理性，还要保证图像生成过程的实时性，为了达到实时性的要求，必须是图像的更新频率高于或等于15帧/秒，且在高于35帧/秒时效果最好，更新频率的提高也是使虚拟现实技术的有效性增加的重要手段。
2.2.3显示技术和传感技术：显示技术和传感技术是虚拟现实系统中进行人机交互的关键技术，就当前的发展情况来看，现在的现实技术和传感技术与期待的水平还差很多，并且在触觉感应和动作感应方面还有一定的不足，另外现在的一些基于虚拟现实技术的产品的精度也比较低。
2.2.4系统开发技术：任何一个技术最终都是要投入实际应用的，虚拟现实技术也是如此，由此可先，系统开发也是虚拟现实技术中的一个十分重要的技术。现在世界上用来实现虚拟开放技术的工具主要有：aVRT，它来自super cape公司，VRT可以实现具有较高水平的信息处理和人机相互的可视化平台。b.WTK，它来自sense8公司，WTK中具有一个合成的虚拟空间的应用开发环境。c.Multi Gen，它来自Multi Gen公司，Multi Gen提供了一个具有人机交互功能的图像建模系统。d.Vega，它来自Multi Gen―paradigm公司，在Vega可以实现听觉感应以及视觉感应的仿真。e.IRIS performer，它来自SGI公司，可以实现三维图像的人机相互应用。
2.2.5集成技术。构建虚拟空间是往往包含着大量的物质模型和感觉信息，将这些信息和模型整合起来才能成功的构建虚拟空间，集成技术就是实现这个环节的技术，现有的集成技术主要包括信息同步技术，信息转换技术，模型标定技术，信息合成技术以及信息管理技术等。
3.虚拟现实技术在机械工程中的应用
3.1虚拟设计
虚拟设计就是指虚拟人员依照概念设计的结果开始进行虚拟产品设计的过程，在这一过程中，设计者需要及时有效的分析虚拟产品的质量，一旦发现问题就哟及时更改，避免影响后续制造过程。利用虚拟现实技术可以帮助设计者高效快速的虚拟设计，具体的应用方法有以下两种：（1）利用CAD系统构建机械模型，在这这一模型转换到虚拟空间中，在虚拟空间里多角度观察模型并继续完善设计，设计者可以利用各种虚拟设备如立体显示器来提高设计效果。（2）应用VR-CAD系统，具体过程为直接在CAD系统中应用虚拟现实技术，在展现机械模型形状信息的同时还向用户展现模型的材料，物理性能以及重量等信息，更加全面的展现虚拟设计的产品，帮助设计者完善虚拟设计。
3.2虚拟装配
在机械制造的这个领域中，往往要将成千上万的零件装配到一起组成机械产品，然而机械产品的配合设计、可装配性的错误，经常要在最后的装配时才能给发现产品的错误，从而多工厂和企业的信誉和经济都造成了巨大的损失。采用虚拟现实技术虚拟装配-机械产品，产品设计的精度不同、形状不同，所模拟的产品的装配过程也是不同的，并且用户可以通过交互的方式，对产品的模拟装配过程进行控制，从而检查产品的设计和操作过程是否得当，及时的发现装配过程中所出现的问题，修改模型。
3.3 机械仿真（机械产品的运动仿真、机械产品的加工过程的仿真）
对于虚拟现实技术所进行的机械仿真，其包括有机械产品的运动仿真和机械产品的加工过程的仿真。前者能够有效发现并解决运动构件在运动过程中可能的运动干涉检查、运动范围设计、运动协调关系等问题，而后者则可通过仿真，预先发现产品设计的加工方法、加工过程等方面的问题，通过修改设计或采取其他措施，确保产品的质量和工期。
结语
工程机械领域中，虚拟仿真技术得到广泛的应用，不仅能够提高企业的生产效率，缩短产品的生产周期，降低生产成本，提高设计质量。并且由于虚拟仿真技术的运用使得企业的生产具有了快速的市场反应能力和高度的柔性化，明显增强了市场竞争力。
参考文献：
[1]赵海山，姜海.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J/OL].科技资讯，2016，14（19）：153+155.
[2]彭文君.浅谈虚拟现实技术在机械工程领域的应用[J].科技创新导报，2015，12（01）：39.
论文作者:刘佳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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