智慧工厂 | 图扑数字孪生汽车制造工艺车间

前言

汽车作为国家的运输主要成员之一，对于国家的经济发展和社会的进步起着重要的作用。当前，汽车进入了改革发展的时期，汽车制造在科技的推动下朝着更加自动化的方向发展。本文图扑应用自研 HT for Web 3D 渲染引擎，数字孪生轻量化汽车总装车间，全景采用图扑 HT 特有的炫酷风格和未来的视角。围绕现有自动化技术与数字孪生技术结合，进行汽车组装展示分析，同时呈现 3D 可视化监控管理的科学策略。

系统分析

总装车间

汽车一般是由发动机、底盘、车身和电气设备四个基本的部分组成。

• 发动机：是汽车的动力装置，就像我们每个人的心脏；
• 底盘：相当于每个人的骨骼，起到支撑、安装汽车各个部件的作用；

• 汽车车身：相当于我们身上需要佩戴的各种服饰，不仅是用来装饰汽车主体，更是为了通过各种标志来区别汽车的品牌和型号；

• 电气设备：则是由电源和用电设备两大部分构成，它就好像是我们人类大脑中的神经，用来指挥汽车所有部件进行协作运动。

在图扑 HT 汽车生产工艺 3D 可视化案例界面中，通过 HT 3D 动画技术展示了汽车拆解动画，让被遮挡的零件设备逐一呈现和精准定位。解决了问题车辆反复拆解和调试修正的难题，缩短质检周期。

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点击相应的零件按钮，实现直观的查看汽车内容中的每个零件的运作工况，如：车架、轮胎、发动机、变速箱、凸轮轴、活塞、内饰、车门、车座、方向盘、减震器等。并且在侧面辅以数据面板，可以查看每个零件更详细的数据信息，以及汽车的有关数据。打通由虚向实和由实向虚的双向通道，大幅提升作业感知质量。

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场景内鸟瞰车辆可查看关于汽车外观的有关参数，同时在拆解车辆的前方配合虚拟电子仪表盘，让用户无需进入汽车也能知晓当前的实时数据。

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组装流程可视化

工业机械臂仿真应用机械臂是指高精度、多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、建筑施工、城市建设等领域得到广泛应用。本次场景内图扑利用自研 HT for Web 强大的可视化技术，实现汽车制造工艺中的机械臂数字孪生。

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并选用第一人称视角漫游查看，让用户沉浸式感受每个分步流程的组装工艺，整体效果以图扑软件特有的炫酷方式进行展示，科技风十足。

排气系统

排气系统的作用是收集发动机各缸的废气，降低排气噪音，消除废气中的火焰和火花，使废气安全地排放到大气中，控制废气中的有害物质。

在经过图扑 HT 的仿真之后，通过特定的算法和分析软件对生产过程进行实时监控、趋势分析、判断预警及质量追溯，确保工作人员实时掌握运行状态，或通过历史记录回溯查阅排气系统的安装流程以及安装位置。为后期质量提升指明方向，形成制造数据的闭环管理。

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悬架

悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。

图扑通过自研 HT 技术，将悬架和整车的安装流程完美融合，结合特定视角细致观察每个机械臂从悬架拾取到和整车组装的作业全流程。既可以体现演示的直观，又可以在实际生产中提供组装的理论依据。

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悬挂减震器

悬挂减振器是悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。

为了让悬挂减震器能更好的组装到汽车整车中，图扑 HT 通过 1 : 1 复现整车需要的多个悬挂减震器，选用多视角监控此步骤工艺流程，方便用户通过场景确定正确的安装位置和角度，提高生产效率和质量，保证产品符合设计要求。

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图扑可视化解决方案支持跨平台，移动终端均可轻松打开场景，实现触屏设备的单指旋转、双指缩放、三指平移等操作，用户不必再为跨平台交互模式而烦恼。

轮毂轮胎

汽车轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性；提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。

为确保汽车中对于安全最为重要的轮胎和轮毂，能够准确无误的安装到整车之上。在机械臂的选择上，图扑以 3D 可视化的方式，构造出一套四轮整装的工艺流程。其中主要突出了图扑在多方协作可视化展示方面的优势，既保持了统一，又保证了流程的正确和完整性。

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发动机

汽车发动机是为汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，决定着汽车的动力性、经济性、稳定性和环保性。

场景中真实复现机械臂抓取发动机的运作态势，以及准确无误的安装到整车的前半部分的运作工况，既体现了当前汽车生产线制作工艺的优良，又展现了图扑 3D 可视化技术与现实的融合度的高标准。

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内饰

汽车内饰主要是指汽车内部改装所用到的汽车产品，涉及到汽车内部的方方面面，如：汽车方向盘套、汽车坐垫，汽车脚垫、内部摆件、收纳箱等都是汽车内饰产品。

对于这一部分的可视化展示，图扑 HT 采取了多而精的策略，即将上文提到的各种内饰零件与车架组装成为一体。图扑数字孪生设备组装的工况态势，亦可远程遥控监管，以此实现全天候、立体化、多方位的人员管理模式。

 

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在提高不良率、产量完成率、直通率等管理效率的同时，还能演示出内饰安装的整体节奏，旨在展示此生产线的完整性。

车门

车门是为驾驶员和乘客提供出入车辆的通道，并隔绝车外干扰，在一定程度上减轻侧面撞击，保护乘员。作为保护驾驶员的重要通道之一，车门的安装不得马虎。图扑 HT 也采用了近距离、高清、直观的数字孪生形式，仿真现场机械臂安装流程，辅助工作人员清晰把控安装的每个步骤。

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车壳

在现代汽车生产中，使用得最多的还是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。

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图扑以高精度可视化技术，呈现整车组装的车壳步骤，即整车车架的高精度建模，整车已组装零件的缺一不可，机械臂各关节的完美配合，每个细小点的完美，方能塑造最优质的产品给予客户。

喷漆

汽车喷漆有助于保护汽车不受大气中的湿气、氧气、工业大气、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等侵害。同时，也可以起到美观和区分不同的作用，且不同的喷漆颜色也可以代表车辆的不同作用。

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图扑 HT 以一种超时代的方式完成这整车组装的最后一步，汽车通过一道超现实的门廊完成整车喷漆工作，展示其作用性的同时，也展示出了图扑人对于未来科技的想象力，以及图扑本身自有的创造力。

在上一期内容中，图扑还应用了 HT 2D 和 2.5D 展现风格，搭建了汽车制造工艺中冲压车间、焊装车间、涂装车间监控场景。轻松实现车间设备的远程操作和作业统筹等可视化监控管理。

总结

Hightopo 3D 动画技术展示效果以一种科幻和未来的视角来实现现实生产中的内容，在表明图扑对于超现实体验的追求的同时，也进一步说明了科幻在目前 B 端的展示上，拥有着广阔的天地。

图扑软件通过数据模型 + 基础 UI 库 + 2D 拓扑 + 3D 渲染引擎，数字孪生了整套汽车生产线流程，旨在为”数字孪生+工业互联网”的建设添砖加瓦，真正实现智能制造、超越现实的数字映射系统。

您可以至图扑软件官网查看更多案例及效果：
https://www.hightopo.com/demos/index.html