三维可视化技术在车用发动机维修资料管理系统中的应用研究

闫玉，陈有兵，刘栋，白克勤，刘浩

（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261061）

1 引言

车用发动机种类繁多，不同的产品系列、不同排放、不同用途及用户的特殊性要求导致发动机的外观种类多达上千种，对发动机的售后维修人员来说是极大的挑战，极易造成维修过程错误或者维修工时的增加，最终导致发动机企业维修成本的增加。因此，如何提高发动机售后维修水平，提高维修效率及准确性必定成为企业要解决的问题之一。

2 导致发动机维修成本增加的因素

导致发动机维修成本增加的因素包括：（1）发动机外观多样；（2）发动机维修信息的获取效率低且有效性低；（3）发动机维修工人的熟练程度。因此，基于以上原因，发动机企业急需一种可以将发动机结构及维修工艺过程以清晰、准确的方式传递给售后维修人员的技术手段。维修人员可以掌握发动机的实时状态信息，获取相关的故障维修资料等信息，提升维修效率及准确性[1]。

3 三维可视化技术及优点

三维可视化技术在发动机维修行业的应用优势为：（1）信息传递速度快、更简洁。用图、表或三维模型来传递较为复杂且烦琐的发动机维修过程的数据信息，可确保信息接收者能正确理解信息之间的关系，且信息传递准确性高。（2）信息接收深刻、不用多次返工。图形化后的数据更为容易理解及有趣，在发动机维修者的受培训过程中更容易记住，提高培训的效果。（3）信息的可交互性。由于三维可视化维修过程由三维模型、仿真动画、声音、技术插图、文字等多种形式组成[2]，故区别于传统的文档信息的单方向信息传递，信息接收者可根据自己的需求变换视图方向，实现对其装配结构进行拆解。

4 三维可视化技术在发动机维修资料中的应用研究

4.1 三维可视化技术应用过程

三维可视化技术应用整体流程如图1所示。（1）发动机研发工程师对产品进行设计的同时将发动机的三维模型信息上传至企业内部的信息共享平台，此三维模型为已经过签审后的最终模型。（2）发动机售后服务资料编制工程师从共享平台中下载此三维模型，对其进行轻量化处理，处理后的模型导入三维拆装动画制作软件中。根据发动机维修模块的每个工步制作与其相对应的拆装动画模块，内容包含拆装步骤、工装操作过程及关键工艺描述。（3）发动机售后服务资料编制工程师将每个拆装动画嵌入相对应的XML模块文档中，通过服务资料发布系统发布为HTML网页版或手机版，售后维修人员可在线预览或打印、下载。

图1 发动机维修过程三维可视化处理流程

4.2 发动机维修资料中的三维可视化关键技术

4.2.1 三维模型数据完整性

三维可视化过程对于发动机零部件相互之间装配关系进行描述的同时，还可以展示关键工序所需要的工装、装配的关键操作工艺[3]。三维模型数据的完整性确定了三维可视化的制作效果及信息传递的完整性，这就要求研发工程师输出的产品模型与产品明细一一对应，尤其是发动机的性能关键件及配置关键件。

4.2.2 三维可视化模块匹配的文档描述精确性

三维可视化模块完成后，作为单独的元素插入到与之对应的拆装文档模块中，维修资料编制工程师需对三维可视化模块进行文字说明，文档的精准描述能更有效的传递维修信息。

4.2.3 三维可视化模块的信息更新传递性

发动机产品三维模型发生更改后，售后服务资料工程师能及时获取更改信息，用更改后的三维模型完成三维拆装动画模块的制作，并替换XML文档中的模块，更新发布文档内容。

4.3 发动机维修资料中的三维可视化技术应用

该可视化技术基于Windchill 10.1管理系统、Creo parametric产品设计软件及Creo Illustrate2.0三维动画制作软件，发布平台为企业开发的售后维修查询平台。工作流程如图2所示。

1）发动机产品研发工程师将产品研发过程中所生成的三维模型（.ASM）上传至Windchill系统中进行管理，并经过审核后模型定型。

图2 发动机维修资料三维可视化工作流程图

2）售后服务资料工程师将.ASM格式的三维模型用Creo Parametric2.0转化为.PVZ格式的，并保存至Windchill系统的售后服务资料管理库中。此过程可将源数据模型压缩至约1/10，且数据信息不丢失。

3）将Creo illustrator软件与Windchill系统进行集成。Creo illustrator为专业的3D技术插图制作软件，资料编制工程师用此软件打开轻量化后的三维模型，使用动画制作工具制作拆装动画，可用文字形式描述拆装工艺特殊要点，且后期可添加相应的语音信息。完成后保存.pvz格式的数据至Windchill系统中，且编号唯一。

4）打开与此三维拆装动画相对应的XML模块文档，将.PVZ的动画模块插入到相应的拆装工步中，且文档内容需与动画中的信息描述完全一致。三维动画模块随XML文档同步进行发放。

5)通过发布引擎在企业对外发布平台进行发布，用户可点击动画播放对拆装过程进行学习，另外，也可对发动机的组件进行手动分解了解内部结构，实现交互式的学习过程。

5 结语

三维可视化技术在发动机维修中的应用可以缩短企业的产品培训过程，提高维修的准确性及维修效率，使发动机维修资料的展示逐步为维修人员所接受，手机端的发布更是方便、快捷。

本技术还需深入考虑一些问题，如解决网页及手机客户端窗口自适用的问题；手机端预览所使用的流量最小与三维动画清晰度最佳匹配的问题；三维拆装动画制作标准以及联动机构的最佳展示方式等，以达到客户感受最佳的目的。