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元宇宙论坛大咖说|凤凰创壹林庆平博士:XR数字孪生技术在教育元宇宙应用探索

发布时间:2022-08-03
浏览:513
来源: 凤凰创壹

2022年7月28日,由厦门市科技局指导,盈趣科技主办的“元宇宙支撑技术与场景驱动论坛”在厦门成功举办,厦门市科技局曹伟民副局长、天津大学李克秋教授、浙江大学胡伟飞副主任、集美大学机械学院陈宁副院长、厦门理工学院光电通信学院张宏怡院长及凤凰创壹、美图公司等多家知名企业代表出席论坛,共同解读元宇宙发展新趋势。凤凰创壹总经理兼技术总监林庆平博士受邀参加并做了题为《XR数字孪生技术在教育元宇宙应用探索》的主题演讲。


 

 


林庆平博士认为,元宇宙是物理世界的数字双胞胎(数字孪生)虚拟世界并能够实现虚实融合自然交互,形成新的数字经济社会,XR技术+数字孪生技术就是元宇宙的核心技术。 


 


凤凰创壹结合28年国内外最先进的VR/AR/MR(XR)数字孪生元宇宙核心技术优势和积累,已自主研发了110个专业大类700多门课程800多万个VR+数字孪生模型,满足教育、工业、国防、游戏、商业等各领域的元宇宙开发应用,尤其在教育元宇宙领域已成熟应用各种使用场景,如虚实融合MR教学系统、数字孪生虚实结合智能实验台、数字孪生虚实融合数控I8多轴智能训练机、沉浸式VR体验、虚实结合桌面式VR体验等。在主题演讲中,林庆平博士也结合这一系列全身参与、人手一机操作具有物理属性的数字孪生虚实融合产品,来讲解数字孪生技术在教育元宇宙应用场景。借助XR技术、数字孪生等元宇宙核心先进技术,该系列产品可以实现教学场景中各种数字孪生虚实融合的互动。 


 


这其中,数字孪生虚实融合数控i8多轴训练机,通过真机数控操作面板和真机手轮,连接数字孪生五轴数控机床。所有操作过程跟真机操作一样,可以根据需要更换不同型号的数控机床,包括车、铣、加工中心等进行训练。例如操作德码吉五轴加工中心,学生开机后完全按照真机的操作步骤进行工件设置、选择刀具、回参考点、对刀等,学生可以自由编程手工输入数控加工指令,也可由masterCAM、UG等软件自动生成加工指令导入到数控i8进行加工,加工的效果跟真机一样。除此之外还设有自动解码器,可以通过更换操作面板贴膜实现数控系统自由切换。提供多达25款机型,覆盖了数控车、数控铣、加工中心和五轴加工中心等多种类型机床。包括三轴法兰克、西门子、华中、广数加工中心/平床/斜床,五轴的西门子、海德汉、华中等,实现一机多用。 


 

图为凤凰创壹数字孪生虚实融合数控i8多轴训练机


而针对一直保持高热度的智能制造行业,凤凰创壹该系列的数字孪生虚实融合智能制造实训台通过真机PLC,连接数字孪生智能制造产线进行智能制造产线控制,所有控制过程跟真机操作一样。可以根据需要更换不同型号的PLC、机器人、数控机床(车、铣、加工中心等)组成不同的产线进行训练。


例如使用真机PLC西门子S7-1200 控制数字孪生产线包含数控加工中心、车床、机器人、传输带、物料工件等。 


 

图为凤凰创壹虚实融合智能制造实训台


学生可以通过PLC编程,自由编辑PLC指令控制产线上各个数字孪生设备运行的控制逻辑与控制信号等,然后加载并启动程序,运行整个智能产线的控制逻辑控制产线的生产制造过程,机器人机械手臂通过传送带完成物料的抓取,再通过数控机床对分拣的工件进行加工,完成一整套流水线的工序。学生可以不断演练智能制造产线上各个工位角色的操作内容。


当前,全国汽车维修行业每年需要新增近30万从业人员。智能网联汽车人才总量预计不足2万人,同样存在较大的人才缺口,技能型人才的培养急需解决。而针对汽修行业的培训培养方案,凤凰创壹则打造了数字孪生虚实融合汽车维修实训台,通过真机汽车故障诊断仪连接数字孪生汽车,进行汽车故障诊断,找到故障码后,可以通过真机万用表或示波表检测各种电路信号找到故障器件进行维修,同样支持更换不同的汽车型号。

例如,在发动机实际运行过程中,出现故障成本高,而且有些故障不能重现,如果故障状态下运行会对发动机造成损坏。通过虚实融合智能诊断仪,可以通过实物的智能诊断仪,直接诊断电脑端数字孪生发动机在运行过程中可能出现的故障码。学生可以根据故障现象,使用配套的数字孪生工具箱,对数字孪生汽车模型展开维修,直到排除故障。通过各类故障的模拟,让学生深入了解发动机电控系统正常信号与异常信号之间的差异,按照4S店标准的操作流程进行故障诊断,理解不同故障的诊断方法以及诊断策略。 


 

图为凤凰创壹虚实融合汽车维修实训台 


针对机器人行业,凤凰创壹数字孪生虚实融合机器人实训台则可以通过真机机器人示教仪连接数字孪生机器人,进行机器人编程控制,所有编程跟真机操作一样。可以根据需要更换不同型号的机器人(如kuka,松下,发那科,安川等)。


 

图为凤凰创壹虚实融合机器人实训台


以ABB机器人绘图实验为例,学生可以通过手动操作示教仪控制数字孪生机器人,或自由编程控制数字孪生机器人运动,当然也可以把机器人加到智能制造产线进行操作。

该系列数字孪生虚实融合产品均搭配了凤凰创壹自主研发的智能导学和智能评价系统,能够实现对学生操作过程进行全面跟踪记录分析 ,实现对学生操作过程智能化评价和实训结果自动评分。

教育元宇宙存在的价值是解决教学的核心痛点,MR教学系统让老师教学更加形象,帮助学生学生快速学会。数字孪生仿真➕虚实融合实验帮助学生理论联系实际应用,提供学以致用的机会,解决人人都有机会实验练习,不再停留理论认知阶段。XR元宇宙编辑工具可以快速制作最新设备数字孪生体,低成本高效率适应技术快速迭代,解决新设备新技术开发成本问题,保证学生所学的技术处于最新。

借助XR技术、数字孪生等多种元宇宙核心先进技术,凤凰创壹开发的数字孪生虚实融合系列产品采用真机操作面板结合驱动具有物理属性的数字孪生虚拟控制对象,模拟一个与实际生产情况一样的控制过程,让学生具有跟操作真机一样的手感操作虚实结合设备,在一个与实际生产一样的实训环境进行实操,这样既可以让学生具有真机设备操作手感,又解决了真机实训设备在实操过程造成的各种工件耗材、器件损耗、能源消耗、以及各种生产操作安全隐患。构建了一种元宇宙教育的教学场景,让参与其中的师生获得了一种全新的教学和学习体验。

林庆平博士表示,元宇宙的可持续生命力在它能够提供更适合人类的认知方式,更自然、更高效、更智能的交互方式,提高生产效率、认知效率、协同效率,能够提升社会生产力和管理效率,推进社会进步升级。

但实现元宇宙还有很长的路要走,要实现元宇宙的沉浸式自然交互需要突破XR头戴设备的轻量化、电池续航力与小型化、实时图像处理本机化、FOV舒适化、交互自然化、实时交互所需要的网络环境、元宇宙数字孪生内容快速制作生成、知识产权跟踪、超大型元宇宙系统实时协同性/持续性/扩展性等问题。凤凰创壹已经在该领域超前布局了28年,也希望更多力量可以参与进来,共同打造中国科技企业的海内外元宇宙阵营。

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