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和远科技助力中广核研究院打造尖端虚拟数字研发仿真验证平台

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核电作为重要的清洁能源,其安全使用至关重要。虚拟现实仿真技术兴起,为核电安全带来了新的机遇。虚拟现实仿真技术通过模拟核电站全生命周期各环节,助力与设计验证、方案优化等,为核电安全提供强力支撑。应用虚拟仿真技术,可提升核电站安全性,模拟危险情况,安全演练,提升应急响应能力;提高运营效率,缩短验证周期,优化检修,提升设计效率;降低设计成本,减少实物实验和人员培训成本。虚拟现实仿真技术的应用为核电开启安全高效新时代,让我们共同期待!

一、中广核研究院虚拟仿真技术探索验证

  传统核电平台设计方案完成后缺乏有效的验证手段,凭借专业经验对方案进行评估审核,方案审核完成后经过方案样板搭建,再进行装配、维修操作模拟验证,对验证过程中发现的问题点进行方案修改及反复验证。此过程导致设计周期及成本大大增加。

  中广核研究院有限公司为解决设计痛点,全面建成数字协同设计实验室,该实验室以“工业设计4.0”为导向,构建了协同设计体系,实现了数字协同设计与规范化管理,可显著提高新堆型研发效率和质量,助力核电安全高效运营。实验室以数据研发协同设计平台为核心,集成了管道智能设计、支吊架智能出图、力学仿真计算等功能,打通了多专业协同作业壁垒,可满足多专业协同设计要求。

  实验室搭建数据研发仿真验证平台运用虚拟现实仿真技术进行数据验证,该平台配备有先进的显示设备和动作捕捉设备,可进行换料工艺、物流通道、安装空间、检修空间、运行空间等功能特性验证,以及人体模型在虚拟数字环境的协同作业模拟,其协同仿真精度达毫米级,为堆型研发设计提供可靠支撑。

  实验室基于虚拟现实仿真技术的应用,提高了研发效率,有效缩短了设计周期;提升了设计质量,提前发现设计缺陷,在研发前期实现方案验证;降低了研发成本,运用虚拟现实仿真技术将减少实物样机制作和测试成本。

二、虚拟数字研发仿真验证平台

  虚拟现实仿真技术由显示系统、VR系统、动作捕捉系统及软件系统组成。通过各个系统的配合将虚拟现实技术与仿真技术相结合,构建逼真的虚拟环境,让设计师与虚拟模型进行交互,在虚拟环境中进行方案研究及仿真分析。

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平台架构

  显示系统:采用小间距LED屏,支持主动式3D显示,2D/3D兼容;显示大屏用于支持方案的汇报与评审,以及高层领导汇报、参观与演示。
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LED显示大屏

  VR高清显示设备:采用Varjo头显,该头显设备提供出色的视觉体验,产品内置眼动追踪功能,可实现自动瞳距调整,其硬件具备1°的分析精度和200HZ眼动追踪技术。产品还可以在MR和全虚拟现实之间无缝切换,将两个世界的好处融合到一台设备中。这意味着专业人士可以在不同的环境中测试设计,并通过像素控制来操纵环境。

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Varjo头显

  动作捕捉系统:采用光学运动捕捉设备及CAPTIV惯性运动捕捉设备实现人体数据实时采集。光学动捕,可以实时地准确测量、记录物体在真实三维空间中的运动轨迹或姿态,并在虚拟三维空间中重建运动物体每一时刻运动状态。

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光学动捕

  CAPTIV惯性动捕设备是立足于动作捕捉和人体行为分析的产品,惯性动捕的使用允许操作人员可以大范围的进行移动,且可以在遮挡场景进行人员姿态记录,弥补了光学动捕在复杂环境中无法捕捉人员姿态的不足。

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CAPTIV动捕

  软件系统:基于3DEXPERIENCE平台软件进行开发,连接动捕硬件,接入人体动捕数据,实现动捕设备驱动软件人体模型,完成人体运动模拟、检修过程模拟,实现操作过程人因工程分析及检修过程分析。基于软件开发,实现操作过程记录及结果报告自动输出。

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动捕驱动人体模型

三、项目价值

实验室的落成和投入使用标志着中广核在数字协同技术领域的互联应用和堆型研发的数字化技术创新迈出了重要一步。这不仅推动了中广核集团向数字化转型的进程,而且通过虚拟现实仿真技术的应用,在核电平台的设计和验证过程中创造了显著价值:

研发效率的显著提升:设计师能够利用虚拟现实技术提前对设计方案进行验证,并通过比较不同方案进行优化,有效缩短了整个设计周期。
设计质量的全面提升:借助沉浸式感知技术,设计师可以迅速且准确地发现设计中的缺陷。此外,通过人机交互模拟,可以在产品开发早期阶段就进行功能、场景和性能的验证。
设计成本的有效降低:通过虚拟现实仿真技术进行虚拟验证模拟,减少了实物样机的制作和测试成本。同时,该技术还能用于维护验证,进一步降低了售后维护的成本。
市场竞争力的显著增强:利用虚拟现实技术推广新产品,并通过用户体验和虚拟营销活动,增强了产品在市场上的竞争力。






部分图文素材来自自中广核