产品设计与测试

虚拟和增强现实系统目前已被纳入产品设计开发、供应链和生命周期管理。这从概念阶段开始，代表了一种处理、执行、测试和产生新设计的新方法。

一旦为并不存在的产品创建了虚拟呈现，设计师和团队就能够以过去难以想象的方式与新的设计进行交互。首先，他们能够在查看自己的设计时进行放大、缩小、三维旋转等操作。即使是经验丰富的机械工程师，也未必能够确定2D图纸落实到3D空间后的样子。如果能放大到零件内部，就可以更彻底地检查与相邻零件的相互作用。例如，在机械方面，检查驱动轴与齿轮和键槽的耦合程度； 在电子方面，查看器件的散热区域与散热器之间的耦合程度，即使这个散热器隐藏在其他方式无法看到的组件内部也不受影响。

这里的一大关键在于团队成员可以遍布全球各地，实时接收和共享数据，并在自己的专业领域内做出贡献，同时在开发出昂贵的原型或零件之前，早早地就可以看到可能出现的问题。

有了材料科学，我们现在可以使用多种多样的新材料。如果能够以虚拟的方式描绘并测试这些可能稀缺或昂贵的材料，就可以让任何人在自己的设计中用上它们。

每个组件都有自己的弹性模量、熔点、剪切力极限和压缩极限等属性。在模拟世界中，应力集中点和危险区域都可以显示出来，从而帮助进行设计迭代改进； 此外，也可以确定总成的配合和摩擦，而且随着3D建模和模拟工具的改进，整个复杂总成都可以通过虚拟方式渲染出来。

您不仅可以看到组件在标称条件下如何配合和相互作用，各地的设计团队还可以查看齿轮升温时的摩擦、温升、配合和干扰的热模拟。有了这样的视野，在原型零件还没有制作之前，就可以对不同的材料进行实验， 从而显著节省时间和费用。无论是何种情况，设计完稿的基本元素现在都尽在掌握。

使用相同的数据作为数据源，分散在世界各处的团队成员可以共同而又独立地工作，进行验证和测试，确保组件在正确的位置放置妥当，并模拟最坏情况下的应力和失效模式。此外，即使是对自己专业领域之外的内容，得到这种赋权的设计团队也可以提出问题。遵循戴明哲学（一种全面的领导和管理方法）的公司已经发现了这一点。

通常，电子产品只有在机械约束条件全部明确之后才可以投产。例如，如果不知道印刷电路板的尺寸或连接器穿过机箱所需的位置，就无法设计印刷电路板。因此，机械设计约束通常是首先需要确定的方面。

（图源：Gorodenkoff/Shutterstock.com）

对于电子产品本身，沉浸式技术可以用来评估封装间距和高度， 也可以用来解决电物理问题， 还可以对组件温度、热流和散热器效率、电容器和电感器间距以及后备来源的组件进行验证。以3D结构的形式观察，对于确保LED与指示灯或导光柱对齐而言非常有益，因为2D图纸并不总是能面面俱到，而且不是每个人都能在心中将2D图片转化为3D图像。这种视角可以有效地实现用户界面测试，尽可能避免代价高昂的无谓迭代。

然而，沉浸式技术能够找出的不仅仅是机械和电气问题， 光电、机电、电化学和传感器技术也是虚拟设计的受益者。

虽然虚拟技术对PCB设计、电缆线束制造、文件化和软件工程等学科影响不是很大，但系统级设计师、工程团队负责人和经理都能够从这项技术带来的简化流程中受益。如果看不见、摸不到，或者无法拿在手中，就很难真正负责任地开展设计项目的各项工作。

虚拟技术将使设计经理能够在产品投产之前详细检查他们的设计。这种新的现实可以使项目大大简化，因为这将会减少甚至完全消除代价高昂的迭代， 从而以更低的成本更快地将产品推向市场，并在每个阶段得到更大的保证。

随着我们将人工智能 (AI) 集成到AR中，这项技术还能够实现更加深入的故障排除和维护。例如，放大的视觉视频流可以检测到人眼很容易错过的破损焊点。借助AI通过学习获得的性能，可以快速识别常见故障特征，并快速引导维修技术人员解决问题。因此，虚拟世界可以先于自然世界创造更高质量的现实世界物品。