董琰 宜興高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)VR 技術(shù)的研究正在不斷深入。通過(guò)對(duì)VR 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可以為用戶提供多通道人機(jī)界面、真實(shí)化的交互操作、三維視覺(jué)空間。結(jié)合對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)、動(dòng)態(tài)模擬，可以構(gòu)建出真實(shí)的動(dòng)態(tài)環(huán)境，在滿足用戶心理需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)VR 技術(shù)作用與價(jià)值的重復(fù)體現(xiàn)。當(dāng)然，VR 技術(shù)的應(yīng)用還起到轉(zhuǎn)變?nèi)藗冃畔@取方式的作用，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)人機(jī)交互效果提升的目的。基于VR 的虛擬測(cè)試技術(shù)，屬于新型測(cè)試技術(shù)。通過(guò)將產(chǎn)品進(jìn)行虛擬環(huán)境的模擬，并進(jìn)一步在虛擬環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行模擬，能夠起到測(cè)試效果提升的作用。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)概念

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱之為VR 技術(shù)，是指通過(guò)對(duì)顯示設(shè)備、控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行三維環(huán)境的生成，并為人們提供沉浸感的一種交互技術(shù)。當(dāng)然，VR 還可以被定義為通過(guò)計(jì)算機(jī)所構(gòu)建的一種模擬系統(tǒng)，并且所構(gòu)建的虛擬世界可以獲取一定體驗(yàn)感。VR 通過(guò)虛擬環(huán)境，對(duì)用戶的視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)產(chǎn)生作用，讓用戶得到身臨其境的感覺(jué)。VR 技術(shù)的組成包括了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、智能接口技術(shù)、多傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖像處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)、語(yǔ)音處理技術(shù)等，這使得VR 技術(shù)自身具備綜合性高新技術(shù)，也正是因此，VR 技術(shù)在現(xiàn)階段我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)分析

就虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)而言，是指在VR 技術(shù)、測(cè)試技術(shù)綜合應(yīng)用的基礎(chǔ)上，所研發(fā)的一種新型測(cè)試技術(shù)，其目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)測(cè)試方式的創(chuàng)新和拓寬。與其他虛擬技術(shù)相似，虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)可以適用于通用的測(cè)試目的中，可以對(duì)相關(guān)測(cè)試信息（包括測(cè)試傳感信息、測(cè)試對(duì)象信息、測(cè)試系統(tǒng)信息等）進(jìn)行有效表達(dá)。通過(guò)對(duì)相關(guān)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建，并基于對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行多方面的優(yōu)化和仿真分析。

虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：（1）該技術(shù)所具備的虛擬測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行物理測(cè)試的體現(xiàn)，并且該技術(shù)具備全面模擬功能以及仿真物理測(cè)試功能，應(yīng)用該測(cè)試技術(shù)可以幫助人員進(jìn)行物理測(cè)試系統(tǒng)的再現(xiàn)。（2）虛擬測(cè)試系統(tǒng)在一定程度上要優(yōu)越于物理測(cè)試系統(tǒng)，因?yàn)樘摂M測(cè)試系統(tǒng)具備虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化等優(yōu)勢(shì)，所以在實(shí)際物理測(cè)試中無(wú)法得到實(shí)踐的設(shè)想可以利用虛擬測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐，從而大幅度提升物理測(cè)試效果。（3）該測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行物理測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)體現(xiàn)，并且可以通過(guò)智能化互動(dòng)的方式進(jìn)行物理測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化，在強(qiáng)化人們對(duì)物理測(cè)試系統(tǒng)認(rèn)知的同時(shí)，促進(jìn)人們物理測(cè)試認(rèn)知的升華。（4）虛擬測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行物理測(cè)試過(guò)程的模擬，并且通過(guò)虛擬測(cè)試與物理測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)半實(shí)物測(cè)試的模擬。也正因此，可以體現(xiàn)出物理測(cè)試系統(tǒng)包含在虛擬測(cè)試系統(tǒng)之中。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)特點(diǎn)

如圖一所示，虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)組成包括測(cè)試技術(shù)、仿真技術(shù)、VR 技術(shù)，其知識(shí)體系也是上述領(lǐng)域?qū)W科的融合。

圖一：虛擬測(cè)試技術(shù)組成

而針對(duì)虛擬測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，其特點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）虛擬測(cè)試系統(tǒng)注重用戶操作。通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)用戶從測(cè)試觀察者的轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)試的參與者，可以促使用戶自身的創(chuàng)造性思維得到充分的發(fā)揮和體現(xiàn)。而在具體參與過(guò)程中，其參與形式具體包括系統(tǒng)仿真結(jié)果分析階段的對(duì)“測(cè)試物”的調(diào)試和分析；虛擬環(huán)境中需要進(jìn)行的相關(guān)操作和控制決策的響應(yīng)。（2）人機(jī)接口有著較強(qiáng)的交互通訊能力。通過(guò)對(duì)VR 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，大幅度提升測(cè)試系統(tǒng)的人際交互通訊能力，為相關(guān)工作人員工作的開(kāi)展提供更為自然和柔性的人際交互接口，使工作人員的創(chuàng)造和創(chuàng)新能力有了更大的發(fā)展空間。（3）數(shù)據(jù)輸出與測(cè)試形式多樣化。在通常情況，以往工程仿真計(jì)算結(jié)果的表現(xiàn)形式多為數(shù)據(jù)、表格以及曲線等。雖然測(cè)試的結(jié)果精準(zhǔn)，但是對(duì)于測(cè)試參與者來(lái)說(shuō)缺少一定的直觀性和真實(shí)感。如果運(yùn)用虛擬測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，不僅可以得到傳統(tǒng)檢測(cè)方法下的精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果，測(cè)試人員還可以通過(guò)聲音和圖像等形式，“真實(shí)”體驗(yàn)整個(gè)測(cè)試過(guò)程。這有助于強(qiáng)化工作人員對(duì)測(cè)試結(jié)果的理解與掌握。同時(shí)這種虛擬測(cè)試技術(shù)對(duì)于非專業(yè)的決策者來(lái)說(shuō)，無(wú)疑為其決策提供了較為直觀的“使用”體驗(yàn)。

三、虛擬測(cè)試技術(shù)框架體系

VR 虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)的主要構(gòu)成包括：（1）虛擬生成器，主要功能是進(jìn)行三維立體圖像的生。（2）虛擬測(cè)試平臺(tái)，主要功能是進(jìn)行現(xiàn)實(shí)環(huán)境信息、測(cè)試系統(tǒng)信息的接受，并對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行控制和規(guī)范以及用戶交互。（3）虛擬儀器模塊，主要功能是進(jìn)行虛擬或現(xiàn)實(shí)測(cè)試系統(tǒng)信息的接收，并對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行處理。（4）立體視覺(jué)模塊，主要功能進(jìn)行動(dòng)態(tài)環(huán)境的構(gòu)建。（5）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，主要包括測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)、場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)等。（6）測(cè)試設(shè)備，主要作用是進(jìn)行現(xiàn)實(shí)對(duì)象和設(shè)備與虛擬測(cè)試的結(jié)合。（7）用戶，是指系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員或者是測(cè)試的參與人員。

圖二：虛擬測(cè)試技術(shù)構(gòu)成

四、 虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用策略

（一）專用虛擬測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

專用虛擬測(cè)試技術(shù)多應(yīng)用于制造廠商對(duì)其生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。目前專用虛擬測(cè)試技術(shù)在汽車(chē)操作穩(wěn)定性中得到良好的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛駕駛機(jī)理、參數(shù)的有效調(diào)整。在具體應(yīng)用過(guò)程中，首先需結(jié)合對(duì)汽車(chē)操作穩(wěn)定性現(xiàn)狀的分析，構(gòu)建虛擬測(cè)試系統(tǒng)根，確保其虛擬測(cè)試系統(tǒng)滿足汽車(chē)開(kāi)發(fā)制造的實(shí)際需求，而后在保障測(cè)試結(jié)果的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真結(jié)果真實(shí)性的提升。在測(cè)試過(guò)程中，首先虛擬測(cè)試平臺(tái)通過(guò)對(duì)零器件參數(shù)等復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析，將成品汽車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)以圖像的方式進(jìn)行直觀性體現(xiàn)。通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)所得出的圖形、動(dòng)靜態(tài)、顏色等畫(huà)面的真實(shí)體現(xiàn)，幫助相關(guān)工作人員理解測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，查找問(wèn)題發(fā)生的原因。而后虛擬測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行模擬試驗(yàn)，通過(guò)模擬不同情況下整車(chē)的組裝，來(lái)確定組裝流程對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性所造成的影響，進(jìn)而幫助相關(guān)工作人員可以直觀了解最佳組裝流程和細(xì)節(jié)的把控。最后在操控環(huán)節(jié)，通過(guò)虛擬測(cè)試系統(tǒng)相關(guān)工作人員可以直觀了測(cè)試環(huán)境對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性所造成的影響，找出汽車(chē)操作穩(wěn)定性中存在的弊端問(wèn)題，通過(guò)對(duì)相關(guān)解決策略和方案的制定，進(jìn)而大幅度提升汽車(chē)操作穩(wěn)定性，并提高汽車(chē)懸架系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性與科學(xué)性，進(jìn)而提高汽車(chē)生產(chǎn)制造質(zhì)量。

虛擬測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，做到從小到大、從局部到全面的發(fā)展歷程，在汽車(chē)操作穩(wěn)定性分析、設(shè)計(jì)過(guò)程中都得到深入應(yīng)用。汽車(chē)操作穩(wěn)定性試驗(yàn)在虛擬測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的背景下，逐漸從外場(chǎng)、實(shí)物試驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)模式及其實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)虛擬測(cè)試領(lǐng)域新成果的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)操作穩(wěn)定性的科學(xué)分析和設(shè)計(jì)，進(jìn)而最短時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)最低成本且較優(yōu)性能汽車(chē)的設(shè)計(jì)。在具體測(cè)試過(guò)程中，針對(duì)車(chē)輛操作穩(wěn)定性的虛擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)，就是利用相關(guān)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行汽車(chē)模型的構(gòu)建。在整個(gè)測(cè)試中，汽車(chē)模型只存在于驅(qū)動(dòng)虛擬環(huán)境中。然后在計(jì)算機(jī)顯示器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中相關(guān)狀態(tài)變化的顯示和映射，再結(jié)合對(duì)相關(guān)交互手段的應(yīng)用，進(jìn)而讓用戶在實(shí)際虛擬測(cè)試中體會(huì)到身臨其境的感覺(jué)。

當(dāng)然，在操縱穩(wěn)定性測(cè)試中，其測(cè)試方案為“人在回路”方案，基于對(duì)VR 技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行虛擬測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建，并且在測(cè)試平臺(tái)中對(duì)汽車(chē)操縱相關(guān)條件進(jìn)行輸入，然后以此為基礎(chǔ)開(kāi)展汽車(chē)蛇行試驗(yàn)、雙移線試驗(yàn)等，進(jìn)而分析車(chē)輛在不同條件和參數(shù)變化的背景下，其汽車(chē)懸架系統(tǒng)的表現(xiàn)具體情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析。

（二）通用虛擬測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

通用虛擬測(cè)試技術(shù)多用于個(gè)人或小企業(yè)，一般是由某測(cè)試提供商提供的，對(duì)某類測(cè)試的較為成熟的架構(gòu)和核心，只是測(cè)試控制或極少部分測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)是按照用戶要求制定。

就VR 顯示方面而言，由于系統(tǒng)的差異使得不同VR 系統(tǒng)所需的硬件需求存在一定的差異，具體包括桌面系統(tǒng)和寬屏幕投影系統(tǒng)。桌面系統(tǒng)具有小巧、精煉等特點(diǎn)，具有廣泛推廣優(yōu)勢(shì)，并適合單人應(yīng)用?，F(xiàn)階段，VR 桌面系統(tǒng)因?yàn)槌杀驹靸r(jià)相對(duì)較低，再加上我國(guó)計(jì)算機(jī)行業(yè)的迅猛發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，包括地理、生物、氣象等領(lǐng)域[8]。VR 桌面系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)能夠滿足通用虛擬測(cè)試技術(shù)的需求方的需求，因此通用虛擬測(cè)試技術(shù)多運(yùn)用VR 桌面系統(tǒng)進(jìn)行顯示。

目前通用虛擬測(cè)試技術(shù)被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)虛擬無(wú)損檢測(cè)中。通過(guò)對(duì)虛擬無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)無(wú)損檢測(cè)任務(wù)的有效完成。而針對(duì)虛擬無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)而言，其主要工作原理是基于同一Web Page下，以JavaApplet 為控制核心，將JavaApplet 與VRML 進(jìn)行融合，同時(shí)利用Java 小程序進(jìn)行測(cè)試計(jì)算。該系統(tǒng)主要工作過(guò)程體現(xiàn)在：用戶先利用HTML 進(jìn)行VRVT 系統(tǒng)的啟動(dòng)，然后結(jié)合具體情況進(jìn)行功能選擇，隨后系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出三維構(gòu)造狀態(tài)，并動(dòng)態(tài)化顯示。然后利用Java 小程序進(jìn)行計(jì)算，最終形成動(dòng)態(tài)化顯示。通過(guò)此類架構(gòu)和控制核心，只要修改用于測(cè)試的Java 小程序，就能夠有效完成不同的無(wú)損檢查任務(wù)。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，VR 虛擬測(cè)試技術(shù)的不斷深入研發(fā)，已經(jīng)在我國(guó)工業(yè)、航空、軍事等領(lǐng)域得到充分的應(yīng)用。但是受到科學(xué)技術(shù)的限制，使得VR 虛擬測(cè)試技術(shù)的研發(fā)仍存在些許問(wèn)題，需要通過(guò)對(duì)其技術(shù)的不斷創(chuàng)新研發(fā)，來(lái)最大化發(fā)揮出VR 虛擬測(cè)試技術(shù)的作用和價(jià)值。