福特虚拟现实设计实验室小窥

  • 发表于: 2014/06/30 16:18:25 来源:车云网

传统汽车设计从CAD到陶土制模费时费力,而未来虚拟现实技术的应用将提升设计速度,加快产品生态圈的成型、成熟。

一位福特工程师头戴3D成像设备,穿行在福特位于密歇根某实验室的一个房间里,她时而俯身敲敲打打,时而用手去摸些什么。但在一个空屋子里表现如此这般,不免让人觉得有些匪夷所思,其实这里就是车云菌今天要为大家介绍的福特虚拟现实实验室。

在这位工程师眼里看到的是包括Ford Edge在内公司几款车型在设计上的最新改动。不管设计师还是工程师,都可以在福特的虚拟实验室里随时检查“虚拟车型”的状况,甚至可以钻进座舱里,查看更为精确的设计细节。

在设计师提出修改方案之后,所有靠运算描述的改动都可以立即以图像的方式呈现出来。这种不需要为了修改一个汽车座舱的设计而频繁制造模型的方式可以为车企节省一大笔银子。在汽车设计时采用虚拟现实技术,让福特省去了不少制造1:1全比例陶土模型所耗费的精力和财力。因为要生产这么一个陶土模型,至少需要在制模车间里耗上一个星期左右,花费也在几百美元不等,而且这往往已经是汽车设计的后期,频繁的修改和争分夺秒的研发压力让车企实在是造不起。

据官方消息表示,福特是全球第一家广泛使用了3D成像技术的车企,车云菌找来一段视频先给各位小伙伴们脑补下传统汽车设计从CAD制图到1:1陶土模型制作的过程。

大众汽车设计:从CAD到陶土模型

福特虚拟汽车评估实验室

福特在位于密西根迪尔伯恩市的产品研发中心建造了这么一座FiVE虚拟车辆评估实验室(Ford immersive Vehicle Evaluation Lab),这里几乎天天都上演着“现实梦境傻傻分不清楚”的好戏。福特已经涉猎虚拟现实(VR,Virtual Reality)领域多年,分别在澳大利亚和美国拥有实验设备,同时福特还联合巴西、中国、德国、印度和墨西哥等方面进行了卫星成像系统的研究。而现在福特位于迪恩伯恩的虚拟现实实验室大小和可容纳两辆汽车的修理厂面积差不多,墙壁和地毯都是朴素淡雅的灰黑色。

福特FiVE虚拟现实实验室

测试人员头戴类似护目镜的立体成像VR设备采用的是高级扩展图形阵列(SXGA)解决方案,图像输出分辨率可达1280×1025,由一根长长的数据线连接到实验室的渲染工作室。实验室内的另一面墙上有一块15英寸的4K显示屏,VR设备的图像会同步显示在这里供实验室其他人员观看。实验室顶棚上方有十枚近红外的摄像头,可以实时跟踪测试人员及其手中类似手电筒设备的运动轨迹和方向(这和外部摄像头追踪Oculus Rift上红外LED灯的路径原理相同)。整个虚拟场景由计算机工作室定制的Autodesk VRED 3D可视化设计软件进行渲染,根据模型复杂程度的不同,图像帧数在10-30幅/秒之间浮动。


福特FiVE实验室顶棚的IR摄像头

戴上VR的视图器,不仅可以看到虚拟汽车的所有外观设计,甚至还可以钻进车里对内饰和中控台的质量和工艺进行评估。通过这种汽车设计方式,工作效率不仅得到了有效提升,还可以在有限的时间内对多种设计方案进行考量,在汽车产品研发过程中进行数以万次的修改,直到制作出满意的模型为止。

当然,车云菌比较感兴趣的是,如果要检查汽车的座舱设计,测试人员难道要坐在地上咩?其实,要获得座舱的设计细节,测试人员通常会选择坐在福特的凹背折椅上,而且并不需要任何复杂电子设备的辅助。


福特虚拟现实技术演示

瞅瞅这虚拟汽车长啥样?

当实验室的测试人员戴上VR设备之后,他/她手中配套的手电筒大小的圆柱形辅助设备上的四个类似乒乓球的灯会持续不断地发光,它们能够帮助实验室顶棚的10个IR摄像头定位测试人员手中圆柱体设备的位置及其指向。轻触开关,这个圆柱形的设备完全充当了手电筒的作用,通过照明的方式不仅可以帮助测试人员看清前保险杠处LED雾灯的具体形状,还能查看并触摸门饰板上的纹路,甚至仪表控制台也不在话下。在汽车模型的虚拟风挡上,测试人员还能看到底特律、纽约和其他地区的风景。通过软件的渲染,仪表板区域光亮的材质熠熠生辉,甚至阳光直射在镀铬金属表面上产生的杂光都能看得一清二楚。


下面就是福特新Edge中控台未来的样子。看到这个最终模型,估计小伙伴们都松了一口气,这样的设计表明福特终于肯考虑消费者的意见了:大家普遍反映Ford Sync和大尺寸触摸屏(MyFord Touch)的使用增加了汽车的操控难度。而比起高科技多功能的触摸屏,他们更倾向于使用物理按键。


左:新Ford Edge中控台的虚拟设计        右:福特新Edge的实际中控台设计

VR技术有望提升福特的产品更迭速度咩?

福特第一代Edge投产于2006年,而全新Edge将于2015年年初投产上市,间隔足足有八年。目前很多亚洲车企已经将产品的生产周期压缩到了三到四年,但福特官方表示尽管间隔时间很长,但Edge的销量和日产Murano,丰田Venza以及本田Crosstour比起来仍具有明显的优势。目前来看,第二代Edge似乎不太可能以同样的设计撑到2022年,而依托虚拟现实技术,设计初期并不需要花费大量时间搭建陶土模型,同时利用计算机图形渲染技术可以随时修改细节,这样福特产品的更新周期将进一步缩短。

车云小结:

传统汽车设计从精密CAD制图开始,再到陶土1:1模型的制备,往往耗时耗力,再加上随时需要修改细节,整个设计过程冗长复杂,严重影响了产品研发的进度。去年,车云菌曾报道了福特汽车欧洲公司位于德国科隆的3-D CAVE虚拟设计工作室,该3-D CAVE技术将车辆的3D影像投影到工作室的三面墙和屋顶上,借助特殊的偏光眼镜和移动感应红外线系统,工程师可以进入虚拟车辆内部感受各项设施,比如调整后视镜或将水瓶放置于门板储物格中。

相比电子产品,汽车的研发周期很长,远远跟不上车载电子系统更新换代的速度,未来如果虚拟现实技术能在车企大量推广的话,不仅能够为主机厂节省大量时间和金钱成本,同时也会加快汽车产品更替进步的速度,为缔造全新的汽车产品生态系统做准备。

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