智能工厂虚拟仿真实验室建设以数字孪生和虚拟现实技术为基础，通过构建一个具备交互性和探索性的高度还原物理工厂的虚拟环境，并与物理工厂完全同步，使工人完美的融入到数字化工厂中，得到友好的人机交互体验，从而增强实验教学的效果,提升培训效率。
本文以柔性制造系统和机器人演示中心为例，详细阐述智能工厂虚拟仿真实验室建设的方法。
1. 智能工厂虚拟仿真实验室组成
智能工厂虚拟仿真实验室主要由柔性制造系统、监控和评价系统、工业机器人、虚拟仿真实验室四个部分组成。
1.1 柔性制造系统
智能工厂虚拟仿真实验室的柔性制造系统包括零件库存、配送机器人、工业机器人和数控机床，所有设备均由制造执行系统控制；
1.2 监控和评价系统
智能工厂虚拟仿真实验室每个硬件设备都配有物联网设备监控和性能评估系统，此外还使用了基于云平台处理不同因素的统计，包括能源消耗、已实现的产品计数等，供今后使用；
1.3 工业机器人
智能工厂虚拟仿真实验室的工业机器人部分由两个重载机器人组成。其中一个用于选择和放置零件，另一个与激光扫描仪配合，用于检查和测量零件。
1.4 虚拟仿真实验室
智能工厂虚拟仿真实验室的虚拟仿真实验室主要包括：1块VR识别区域、2套虚拟现实设备、1套虚拟眼镜、1套增强现实眼镜、1套触觉手套和1个360度全景相机。
2. 智能工厂虚拟仿真实验室建设方法
数字化建模是智慧工厂虚拟仿真实验室的基础，对小尺寸设备，可以使用手持式激光扫描仪，比如Creaform HandySCAN 700型手持式三维扫描仪；对大尺寸设备，可以使用Creaform MetraSCAN 3D型手持式三维扫描仪；对基础设施，可以使用徕卡TS系列全站仪。在获取三维点云数据后，可以通过逆向建模的方式来得到真实设备的数字三维模型，数字模型与真实物理设备为1:1高度仿真。不同类型的设备，例如机器人、制造系统、基础设施等，分布在虚拟环境中。这些设备副本可以帮助用户对数控机床、机器人、机械臂等设备的执行过程有非常真实的感觉和认知，为人类与机器之间提供真实的虚拟交互。
为了管理所有设备的真实信息，在智能工厂虚拟仿真实验室虚拟环境中，利用数字孪生技术建立了一个与真实工厂完全同步的数字孪生模型。可以通过使用不同类型的传感器来采集真实世界中的各种信息，包括位置、距离、湿度、温度、转速、压力、重量、电压、电流等数据，数字孪生模型中的信息与真实世界中的信息一一对应，并实时同步。在这种情况下，虚拟现实环境中允许从数字角度重新编程设备，以安全的方式了解人机交互，并学习如何使用和意识到硬件的限制。所有设备的校准和配置说明，均可以通过交互式弹窗在虚拟世界中展现。通过使用这种全沉浸方式，可以更好的体会零件装配过程。
通过以上方式可以实现真实工厂的虚拟化，同时可以建立一个高效的智能工厂虚拟仿真实验室，使现代工厂的最新技术需求与工人技能之间保持高度一致。工人能够在虚拟环境中接受工艺培训，动手实践操作，体验真实的生产过程，从而提高培训效率。
