虚拟学习与实际机床操作相结合

随着机床变得日益复杂，其操作和NC程序设计要求人们具备良好的专有知识。为了让操作人员做好适当准备，可以使用虚拟现实(VR)。在此，学习是可以看得见的目标，但是，这种技术方法还有其他优越性。

机床和装置变得越复杂，生产企业将更多的功能整合到机床和装置中，操作人员操作这些机床和装置的困难就越多。从对娱乐电子设备，甚至从对汽车的了解中，许多人对此并不陌生，甚至洗衣机的操作也变得日益复杂。鉴于熟练员工日益缺乏的状况，将来，这可能会成为一个问题。

虚拟现实环境提出一种解决方案，采用这种方案，受训人员可以更容易地将他们的理论知识转换成对真实对象的操作。这种情况在飞行模拟仿真器上已为众人所知，但是，基于虚拟现实的培训应用已经在工业部门投入使用，特别是装配和维修服务方面。

图1 在虚拟环境中学习机床的操作：
真实控制系统与虚拟机床模型相连接

实际控制与虚拟机床联接

开姆尼茨工业大学机床和成形技术委员会(WZMU)属下的虚拟产品开发和工艺信息化系正在研究虚拟现实如何用于培训应用以及真机控制如何与虚拟模型相连接的问题。他们正在开发的NC-VR，为培训方面的应用提供了前景非常美好的出发点。在此，真实NC控制器与虚拟(与现实一致的)机床模型相连接，从中得到下列应用结果：

●在没有风险的情况下，通过CNC控制器学到机床的操作，同时，没有消耗任何材料，也没有磨损任何机床;

●通过测试新编写的NC程序，学习NC程序编写;

●可以使用更加容易理解的方法展示新技术，因为学员好像就直接站在虚拟铣削工艺的旁边。

虚拟现实化使物联网简单化

虚拟现实开启无数可能性，从虚拟协助系统或(装配)顺序规划，到基于虚拟的培训环境等。从研究机构参与项目的情况，我们可以明显地看出这种技术的重要意义。例如，欧盟支持的uTRUSTit项目，就是关于开发合适的反馈机制和用户界面，借以促进互联网一类事物的使用。在这里，利用虚拟现实技术，创造一种测试环境;在这种环境里，项目开发出来的原型用户界面和反馈机制可以进行早期测试。

但是，WZMU也利用虚拟现实技术对学生进行培训：例如，以这种方法，更容易获得对复杂机床功能原理的熟悉了解。

图2 利用虚拟模型，可以学习压力机的
操作，而不会发生真实碰撞或材料消耗。

虚拟现实的应用仍然非常昂贵

但是，要能创造一个虚拟环境的技术前提条件是什么?对于具体机床上的操作人员培训而言，投影屏幕、投影仪和控制计算机是可视化所必需的。

另外，要与虚拟现实互动，需要一个跟踪系统，使用跟踪系统检测操作人员的位置。借助特殊虚拟现实软件，可以实现三维模型的可视化，在三维模型里，操作人员将通过适当的输入装置进行最终导航引导。鉴于这种技术细节的精致和复杂，很快我们就会明白，基于虚拟现实的应用仍然非常昂贵，需要进行大量的投资。尽管研究项目已经在调查研究各种方案，从CAD数据中自动创造此种模型;但是，创造虚拟现实模型，再从模型创造出相应的应用，还需要拥有专门人才。

大大缩短培训时间

在不少情况下，虚拟现实应用所获得的利益证明创建此种应用是恰当的。例如，可以在还没有原型真实机床的情况下，对机床的操作人员进行培训。如果机床已经运到现场交付给客户付诸生产应用，尽管这样，采用虚拟现实技术仍可以进行培训工作。另外，可以通过引入新的零部件，或者了解新一代的机床，对一台机床进行更改，这样做，比在真实情况下进行所花费的精力更少。

当然，最主要的优越性是在虚拟环境中不会发生真正的碰撞、刀具磨损或材料消耗。在真机上进行培训的时间因此可以缩短，于是，节省了成本费用。特别是在生产技术上，虚拟现实正在变得越来越重要。除了机器操作员工培训外，虚拟现实还正在被用于生产准备和模拟仿真等。

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虚拟学习与实际机床操作相结合

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