智慧工廠 | 數字孿生汽車製造工藝車間

汽車作為國家的運輸主要成員之一，對於國家的經濟發展和社會的進步起著重要的作用。當前，汽車進入了改革發展的時期，汽車製造在科技的推動下朝著更加自動化的方向發展。本文圖撲應用自研 HT for Web 3D 渲染引擎，數字孿生輕量化汽車總裝車間，全景採用圖撲 HT 特有的炫酷風格和未來的視角。圍繞現有自動化技術與數字孿生技術結合，進行汽車組裝展示分析，同時呈現 3D 視覺化監控管理的科學策略。

總裝車間

汽車一般是由發動機、底盤、車身和電氣裝置四個基本的部分組成。

• 發動機：是汽車的動力裝置，就像我們每個人的心臟；
• 底盤：相當於每個人的骨骼，起到支撐、安裝汽車各個部件的作用；
• 汽車車身：相當於我們身上需要佩戴的各種服飾，不僅是用來裝飾汽車主體，更是為了透過各種標誌來區別汽車的品牌和型號；
• 電氣裝置：則是由電源和用電裝置兩大部分構成，它就好像是我們人類大腦中的神經，用來指揮汽車所有部件進行協作運動。

在圖撲 HT 汽車生產工藝 3D 視覺化案例介面中，透過 HT 3D 動畫技術展示了汽車拆解動畫，讓被遮擋的零件裝置逐一呈現和精準定位。解決了問題車輛反覆拆解和除錯修正的難題，縮短質檢週期。

點選相應的零件按鈕，實現直觀的檢視汽車內容中的每個零件的運作工況，如：車架、輪胎、發動機、變速箱、凸輪軸、活塞、內飾、車門、車座、方向盤、減震器等。並且在側面輔以資料皮膚，可以檢視每個零件更詳細的資料資訊，以及汽車的有關資料。打通由虛向實和由實向虛的雙向通道，大幅提升作業感知質量。

發動機

減震

場景內鳥瞰車輛可檢視關於汽車外觀的有關引數，同時在拆解車輛的前方配合虛擬電子儀表盤，讓使用者無需進入汽車也能知曉當前的實時資料。

組裝流程視覺化

工業機械臂模擬應用機械臂是指高精度、多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的複雜系統。因其獨特的操作靈活性，已在工業裝配、建築施工、城市建設等領域得到廣泛應用。本次場景內圖撲利用自研 HT for Web 強大的視覺化技術，實現汽車製造工藝中的機械臂數字孿生。

並選用第一人稱視角漫遊檢視，讓使用者沉浸式感受每個分步流程的組裝工藝，整體效果以圖撲軟體特有的炫酷方式進行展示，科技風十足。

排氣系統

排氣系統的作用是收集發動機各缸的廢氣，降低排氣噪音，消除廢氣中的火焰和火花，使廢氣安全地排放到大氣中，控制廢氣中的有害物質。

在經過圖撲 HT 的模擬之後，透過特定的演算法和分析軟體對生產過程進行實時監控、趨勢分析、判斷預警及質量追溯，確保工作人員實時掌握執行狀態，或透過歷史記錄回溯查閱排氣系統的安裝流程以及安裝位置。為後期質量提升指明方向，形成製造資料的閉環管理。

懸架

懸架是汽車的車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連線裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，並且緩衝由不平路面傳給車架或車身的衝擊力，減少由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩衝塊、橫向穩定杆等。

圖撲透過自研 HT 技術，將懸架和整車的安裝流程完美融合，結合特定視角細緻觀察每個機械臂從懸架拾取到和整車組裝的作業全流程。既可以體現演示的直觀，又可以在實際生產中提供組裝的理論依據。

懸掛減震器

懸掛減振器是懸架系統中由於彈性元件受衝擊產生振動，汽車懸架系統中採用減振器多是液力減振器，其工作原理是當車架（或車身）和車橋間受振動出現相對運動時，減振器內的活塞上下移動，減振器腔內的油液便反覆地從一個腔經過不同的孔隙流入另一個腔內。

為了讓懸掛減震器能更好的組裝到汽車整車中，圖撲 HT 透過 1 : 1 復現整車需要的多個懸掛減震器，選用多視角監控此步驟工藝流程，方便使用者透過場景確定正確的安裝位置和角度，提高生產效率和質量，保證產品符合設計要求。

圖撲視覺化解決方案支援跨平臺，移動終端均可輕鬆開啟場景，實現觸屏裝置的單指旋轉、雙指縮放、三指平移等操作，使用者不必再為跨平臺互動模式而煩惱。

輪轂輪胎

汽車輪胎是汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的衝擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性；提高汽車的牽引性、制動性和透過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。

為確保汽車中對於安全最為重要的輪胎和輪轂，能夠準確無誤的安裝到整車之上。在機械臂的選擇上，圖撲以 3D 視覺化的方式，構造出一套四輪整裝的工藝流程。其中主要突出了圖撲在多方協作視覺化展示方面的優勢，既保持了統一，又保證了流程的正確和完整性。

發動機

汽車發動機是為汽車提供動力的裝置，是汽車的心臟，決定著汽車的動力性、經濟性、穩定性和環保性。

場景中真實復現機械臂抓取發動機的運作態勢，以及準確無誤的安裝到整車的前半部分的運作工況，既體現了當前汽車生產線製作工藝的優良，又展現了圖撲 3D 視覺化技術與現實的融合度的高標準。

內飾

汽車內飾主要是指汽車內部改裝所用到的汽車產品，涉及到汽車內部的方方面面，如：汽車方向盤套、汽車坐墊，汽車腳墊、內部擺件、收納箱等都是汽車內飾產品。

對於這一部分的視覺化展示，圖撲 HT 採取了多而精的策略，即將上文提到的各種內飾零件與車架組裝成為一體。圖撲數字孿生裝置組裝的工況態勢，亦可遠端遙控監管，以此實現全天候、立體化、多方位的人員管理模式。

在提高不良率、產量完成率、直通率等管理效率的同時，還能演示出內飾安裝的整體節奏，旨在展示此生產線的完整性。

車門

車門是為駕駛員和乘客提供出入車輛的通道，並隔絕車外干擾，在一定程度上減輕側面撞擊，保護乘員。作為保護駕駛員的重要通道之一，車門的安裝不得馬虎。圖撲 HT 也採用了近距離、高畫質、直觀的數字孿生形式，模擬現場機械臂安裝流程，輔助工作人員清晰把控安裝的每個步驟。

車殼

在現代汽車生產中，使用得最多的還是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工效能，強度和剛度也能滿足汽車車身的要求，同時能滿足車身拼焊的要求，因此在汽車車身上應用很廣。

圖撲以高精度視覺化技術，呈現整車組裝的車殼步驟，即整車車架的高精度建模，整車已組裝零件的缺一不可，機械臂各關節的完美配合，每個細小點的完美，方能塑造最優質的產品給予客戶。

噴漆

汽車噴漆有助於保護汽車不受大氣中的溼氣、氧氣、工業大氣、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等侵害。同時，也可以起到美觀和區分不同的作用，且不同的噴漆顏色也可以代表車輛的不同作用。

圖撲 HT 以一種超時代的方式完成這整車組裝的最後一步，汽車透過一道超現實的門廊完成整車噴漆工作，展示其作用性的同時，也展示出了圖撲人對於未來科技的想象力，以及圖撲本身自有的創造力。

在上一期內容中，圖撲還應用了 HT 2D 和 2.5D 展現風格，搭建了汽車製造工藝中衝壓車間、焊裝車間、塗裝車間監控場景。輕鬆實現車間裝置的遠端操作和作業統籌等視覺化監控管理。

Hightopo 3D 動畫技術展示效果以一種科幻和未來的視角來實現現實生產中的內容，在表明圖撲對於超現實體驗的追求的同時，也進一步說明了科幻在目前 B 端的展示上，擁有著廣闊的天地。

圖撲軟體透過資料模型 + 基礎 UI 庫 + 2D 拓撲 + 3D 渲染引擎，數字孿生了整套汽車生產線流程，旨在為”數字孿生+工業網際網路”的建設添磚加瓦，真正實現智慧製造、超越現實的數字對映系統。