VR в CAD: как успехи?

Виртуальная реальность (VR) прошла долгий путь с момента релиза в конце 1980-х и начале 1990-х годов.

Остались в прошлом тошнотворные прогулки с низким разрешением, такие как «Dactyl Nightmare» от Virtuality и монохромный VirtualBoy от Nintendo, а вместо них у всех нас есть доступ к возможностям VR с высоким разрешением в собственном кармане.

При условии, что у вас есть смартфон с поддержкой гироскопа (а это большинство смартфонов), вы можете вставить свое устройство в гарнитуру Google Cardboard за 15 долларов и получить доступ к виртуальным мирам, которые невозможно было представить 20 лет назад.

Все это обусловлено уменьшением размера процессора, уменьшением размера сенсора и увеличением разрешения, предлагаемого модными экранами новых устройств. Вам больше не требуется громоздкий Commodore Amiga 3000 для запуска 756×244-пиксельного шутера от первого лица. Вместо этого вы можете ощутить славу Full HD где угодно.

Итак, с увеличением доступности систем VR, мы также видим рост приложений — не только в играх, но и в инженерных кругах.

В этой статье мы поговорили с пятью инжиниринговыми CAD-компаниями о том, как они внедрили AR / VR, чтобы дать инженерам в Киеве новое измерение, когда речь заходит о технических коммуникациях, дизайне и презентации.

SOLIDWORKS

Мы довольно много рассказали о SOLIDWORKS Visualize Professional на нашем родственном сайте EngineersRule . В последнем выпуске Visualize Professional реализована функция шумоподавления AI и даже симулятор физики автомобиля, позволяющий загружать не только фотореалистичный рендеринг, но и быстрый, безшумный рендеринг.

И, естественно, такой высококачественный рендеринг соответствовал бы некоторой форме возможностей VR… и это так.

«Dassault Systèmes SOLIDWORKS имеет более чем 20-летнее наследие, предлагая нашим клиентам только лучшие инструменты САПР, и поэтому мы являемся пионером в разработке новейших технологий», — сказал Брайан Хилнер, менеджер по портфелю продуктов SOLIDWORKS.

«Виртуальная реальность оказалась чем-то большим, чем просто трюк, который используется в аэрокосмической, автомобильной, дизайнерской и даже медицинской отраслях при разработке дизайна и даже в продажах. Используя новую 360-VR камеру, SOLIDWORKS Visualize Professional может создавать потрясающие фото-точные изображения и анимации, даже поддерживаемые для простого воспроизведения на любом смартфоне и Google Cardboard за 15 долларов ».

И если вы объедините эту новую камеру 360-VR с устройством подавления искусственного интеллекта, то у вас будет возможность воспроизводить содержимое со сверхвысоким разрешением и 360 градусами со скоростью, в 10 раз превышающей скорость шумоподавления.

«Это позволяет нашим клиентам разрабатывать продукты быстрее, чем когда-либо прежде, одновременно снижая затраты на физическое прототипирование и дорогостоящие производственные ошибки. Это приводит к значительно более коротким циклам разработки и в целом к ​​лучшему окончательному дизайну ».

Вы можете увидеть одну из анимаций в видео ниже. Просто наденьте виртуальную гарнитуру VR, будь то GearVR, Cardboard или что-то другое, и включите его. И если у вас еще нет гарнитуры, вы все равно можете воспроизводить видео — просто воспроизведите его в своем браузере, как и любое другое видео, и перетащите курсор мыши вокруг области воспроизведения видеоэкрана, чтобы осмотреться.

Onshape

Облачная САПР-платформа Onshape также принимает участие в VR / AR и недавно объединилась с компанией-производителем систем гарнитур AR MagicLeap, чтобы помочь перенести САПР в квазиголографическую сферу. Приложение называют «специальным компьютерным САПР-приложением» и подходит не только для просмотра САПР-проектов, но и для их редактирования, что на самом деле является значительным шагом по сравнению с тем, что в настоящее время предлагает большинство других компаний. В то время как другие компании САПР нацелены на создание высококачественной визуализации и даже достаточного количества интерактивности в своих предложениях по виртуальной реальности, эти продукты все еще в значительной степени ограничены просмотром виртуального контента, а не созданием его в самой виртуальной реальности.

Onshape для Magic Leap был представлен на конференции LEAP в октябре 2018 года, где генеральный директор Onshape Джон Хирштик представил участникам предварительный просмотр системы.

Сотрудничество между Magic Leap и Onshape позволит более естественным образом манипулировать деталями, а распознавание жестов позволяет создавать эскизы, изменять размеры и выполнять другие функции САПР, которые мы привыкли выполнять с помощью мыши в двух измерениях.

«Здесь есть что-то уникальное», — сказал Джо Данн, специалист по связям с разработчиками в Onshape.

«Полное приложение Onshape работает прямо на устройстве Magic Leap. Это не новое приложение для просмотра или что-то в этом роде. Это полный CAD работает на устройстве. Благодаря облачной архитектуре OnShape поддержка Magic Leap для нас ничем не отличается от поддержки iPad, iPhone или Android ».

И поскольку он основан на облаке и работает в вашем браузере, он также обладает кроссплатформенной функциональностью.

«Например, если все три пользователя работают над одним проектом, один может использовать браузер, другой может быть в поезде, используя свое мобильное устройство, а третий может находиться в другом офисе с гарнитурой Magic Leap, все одновременно работая над одной и той же моделью », — сказал Данн.

«Magic Leap — это облачное устройство, поэтому Onshape его поддерживает. Ни одна другая компания САПР не сможет сделать это (о чем я знаю в любом случае).

«Я думаю, можно с уверенностью сказать, что другие устройства также могут поддерживаться OnShape аналогичным образом. Мы позволим покупательскому спросу определять, как мы распределяем наши ресурсы для разработки ».

Вы можете увидеть презентацию генерального директора Джона Херштика на конференции LEAP на видео ниже (его доклад начинается примерно в 2 часа 40 минут).

Нереальный Двигатель

В последнее время мы довольно много изучали движок рендеринга видеоигр Unreal Engine 4 (UE4) от Epic в режиме реального времени. Мы также изучили новую функцию Unreal Studio компании в серии статей, направленных на то, чтобы показать вам, инженеру, как воплотить ваши проекты в гиперреалистичную жизнь в Unreal Engine.

В случае, если вы пропустили эти статьи, вот резюме на Unreal Studio.

Unreal Studio — это набор инструментов, предназначенных для помощи инженерам и архитекторам в импорте технических файлов САПР в Unreal Engine, который традиционно ориентирован на более нетехнические форматы САПР, такие как Blender, Rhino или Maya. Проблема, которую обнаружили промышленные пользователи Unreal Engine, заключалась в том, что преобразование технических данных САПР в формат, который Unreal Engine 4 (UE4), было немного трудоемким. Технические файлы САПР, особенно используемые для производства, могут занимать много файлового пространства из-за точной изогнутой геометрии.

К счастью, Unreal Studio упрощает процесс импорта, поэтому теперь инженеры могут импортировать данные САПР, предназначенные для цеха, в UE4 с минимальными усилиями, сохраняя при этом все функции оригинальных моделей.

И, учитывая, что это движок для видеоигр, неудивительно, что UE4 имеет некоторые возможности виртуальной реальности. У него есть тонны возможностей VR и AR, а также множество инструментов, которые помогут портировать на выбранную вами платформу VR или AR.

Пользователи могут создавать 3D-сцены на своих ноутбуках, изменять настройки в соответствии с требованиями к формату назначения, компилировать исполняемый файл и запускать его практически на любой VR или AR-системе, включая Samsung GearVR (мы сами это проверили), HTC Vive. , Oculus Rift и даже Google Cardboard и другие системы VR на базе Android.

Как инженеры, так и архитекторы и дизайнеры продуктов уже давно используют UE4 для технических коммуникаций (и не только)… отсюда и потребность в разработке такого продукта, как Unreal Studio.

«Мы увидели невероятные инновации в корпоративном пространстве, когда инженеры объединили возможности Unreal Engine в реальном времени с решениями для виртуальной и дополненной реальности для решения сложных проблем и визуализации своих проектов с большей детализацией и ясностью», — сказал генеральный директор Marc Petit. Unreal Engine, Epic Games.

«От автомобильного дизайна до подводных исследований, множество инженеров находят, что иммерсивная визуализация в реальном времени является движущей силой повышения эффективности, качества и безопасности в их отраслях».

Одним из таких промышленных пользователей виртуальных возможностей Unreal Engine является немецкий производитель автомобилей BMW.

BMW создала лабораторию смешанной реальности, состоящую из виртуальной реальности Unreal Engine, в сочетании с реальным физическим оборудованием, чтобы предоставить пользователям еще большую степень погружения, чем это возможно при использовании одной виртуальной реальности. Его испытательный стенд Mixed Reality состоит из смоделированного салона автомобиля с колесами, педалями и наклонными сидениями автомобиля, а также системой VR, работающей на Unreal Engine 4. Компьютер, работающий на этом макете, представляет собой игровую установку с водяным охлаждением, на которой установлены два NVIDIA TITAN. X графических процессоров, обеспечивающих рендеринг в реальном времени со скоростью 90 кадров в секунду.

С Лабораторией смешанной реальности инженеры BMW могут оптимизировать эстетику салона автомобиля, а также сосредоточиться на актуальных пространственно-зависимых задачах, таких как дизайн интерфейса, удобство использования и другие проблемы дизайна, связанные с человеческим фактором, которые в противном случае были бы невозможны с помощью двух- рабочие процессы САПР на основе размерного экрана.

Например, дизайнер, возможно, пожелает узнать, как легко получить доступ к автомобильной развлекательной системе, когда рулевое колесо полностью заблокировано … пока его сиденье откидывается. Это ситуация, которую мы все воспринимаем как должное, но плохо спроектированный пользовательский интерфейс может существенно повлиять на элементы человеческого фактора — от безопасности до доступности и комфорта. Благодаря лаборатории смешанной реальности BMW такие задачи, как эта, и огромное количество других задач можно моделировать визуально и физически.

Вы можете увидеть больше о том, как BMW использует технологии смешанной реальности для разработки своих систем и передачи дизайна в видео ниже.

Еще одно интересное приложение AR с использованием Unreal Engine — от морской инжиниринговой компании Oceaneering.

Oceaneering производит высококачественные подводные транспортные средства с дистанционным управлением (ROV) для использования при инспекции и установке подводных кабелей и труб (среди прочих подводных применений). Компания использует усовершенствованную систему 3D-визуализации и управления операциями под названием Abyssal OS Offshore, чтобы помочь ориентироваться в часто мутные океанские глубины.

Одной из проблем, с которыми постоянно сталкиваются ROV, является плохая видимость, с которой они сталкиваются при работе на глубине. Мало того, что дно океана имеет свои собственные проблемы с видимостью, но когда ROV работают на глубине, они могут также взбалтывать осадки, которые ослепляют камеры ROV. Этот осадок может уменьшить видимость на часы (или даже дни) и может стоить операторам ROV больших денег в случае простоя. Операторы ROV не дешевы в найме, как и ROV, поэтому компании платят финансовый штраф за это время простоя, связанное с видимостью.

Abyssal OS недавно переключилась на Unreal Engine, чтобы помочь с визуализацией, позволяя инженерам воссоздавать реальные ресурсы с дна океана в игровом движке, что, в свою очередь, позволяет осуществлять навигацию на основе наложения трехмерной модели. Вы можете увидеть пример этого на рисунке 7.

Если вы хотите узнать больше о том, как вы можете импортировать инженерные данные САПР в Unreal Engine 4, щелкните эту ссылку, чтобы увидеть первое из наших руководств, а также узнать, как получить копию Unreal Studio Beta.

Siemens NX

С выпуском Siemens NX 12.0.2 в прошлом году, компания, наконец, сделала шаг и вошла в сферу VR CAD.

Релиз имеет функцию VR Design Review, которая позволяет пользователям переходить в VR из своего сеанса NX одним нажатием кнопки.

Возможности VR в NX требуют установки программного обеспечения Steam и Steam VR, и в настоящее время Siemens поддерживает системы HTC Vive и Vive Pro HMD с более широкой поддержкой других систем, предположительно в пути.

В то время как Siemens заявляет, что это инструмент для анализа дизайна, а не полноценный редактор САПР, основанный на графике из промо-видео компании, он все равно выглядит довольно круто и предлагает набор инструментов и функций для взаимодействия, проверки и проверки моделей, как вы можете видеть на рисунке 8.

Еще один продукт Siemens, который недавно присоединился к виртуальной реальности, — это Simcenter STAR-CCM +. В прошлом году компания добавила возможность виртуальной реальности в платформу мультифизического моделирования, что позволило пользователям получить гораздо более глубокое понимание, чем было доступно на плоском экране.

Каждый инженер-симулятор знает, что хорошая симуляция начинается с хорошей сетки. Или, другими словами, плохая симуляция может начаться с плохой сетки.

В STAR-CCM + VR инженеры могут выполнять свою задачу построения сетки, а затем пролетать сквозь компонент, ориентируясь и проверяя качество сетки способами, которые раньше были невозможны. Теперь они могут проверять сетку, перемещаясь по компоненту, как если бы они были там лично, что позволяет им поворачивать головы и пролетать через все закоулки, где сетка может быть сомнительного качества.

Возьмем, к примеру, модель сетки лопаток турбины, показанную на рисунке 9. Лопасти турбины имеют крошечные каналы охлаждения и множество сложных внутренних полостей. Просмотр этого меша на 2D-экране, его вращение и нарезка мышкой могут быть обременительными, но не больше. Пролет сквозь полости лопаток турбины может открыть сетку с беспрецедентной детализацией и контролем.

«Вы можете получить полное представление о геометрии всего за несколько минут», — сказал Мэтт Годо из Siemens PLM Software. «Это дает вам ощущение масштаба и масштаба.… Это не то, что вы можете сделать с помощью монитора и мыши».

Вы можете увидеть результаты моделирования CFD на рисунке 10, который показывает выхлопной газ, вытекающий из трубы на нефтяную вышку. Внедрение этого моделирования в HTC Vive и моделирование его с точки зрения реального человека позволяет получить более интуитивное понимание, которое может отсутствовать в традиционных методах визуализации CFD.

Autodesk

Если вы посмотрите на страницы Autodesk VR, вы увидите, что VR / AR поддерживается в таких продуктах, как Revit, 3ds Max, VRED, Maya LT и Forge, которые предлагают широкий спектр инструментов VR / AR для архитекторов, автомобильных дизайнеры и инженеров.

Давайте посмотрим, что VRED приносит в таблицу VR. Потому что машины классные, и они довольно хорошо рендерится.

VRED для тех, кто еще не пробовал, является платформой для создания прототипов и 3D-визуализации, ориентированной в основном на тех, кто работает в автомобильном секторе. Таким образом, вы можете ожидать высокое качество рендеринга, широкий спектр фотореалистичных материалов и схем окраски, а также все остальное, что делает дизайн автомобилей популярным.

Какое-то время VRED включает в себя возможности VR и даже включает в себя полностью сочлененные руки, которые можно контролировать в виртуальном мире с помощью соответствующих контроллеров, например, доступных для HTC Vive. VRED также включает расширенную поддержку для более продвинутых VR HMD, таких как VRgineers VRHero и XTAL VR.

Наряду со странно светящимися стрелками, которые обеспечивают более высокий уровень взаимодействия, VRED позволяет пользователям также получить доступ к ряду инструментов для манипулирования своими конструкциями в VR. Такие инструменты включают в себя виртуальный фонарик, который может помочь дизайнерам визуализировать условия освещения, которые могут быть проблематичными в реальной жизни, а также инструмент для нарезки, который позволяет пользователям создавать вырез виртуальной модели.

Но что из флагманского продукта Autodesk, Fusion 360?

Конечно, революционный инструмент дизайна, который купил генеративный дизайн массам, должен обладать некоторой способностью к виртуальной реальности, верно?

Не на данный момент.

Хотя пользователи, желающие исследовать свои разработки с помощью VR, могут сделать это с помощью стороннего подключаемого модуля ENTiTi, который доступен через Autodesk App Store.

Последние мысли

Так что у вас есть это. Есть несколько примеров использования виртуальной реальности в технике, но являются ли они просто клевыми новинками и технологическими демонстрациями увлекательной технологии, ожидающей морального старения в какой-то момент в не слишком отдаленном будущем? Или есть ли реальная финансовая выгода от использования VR?

Например, в этих статьях не говорится о том, что таким компаниям, как оборонный гигант BAE Systems, удалось значительно сократить время сборки компонентов батареи и повысить эффективность обучения рабочих на 30–40 процентов.

Они также не сообщают вам, что такие компании, как Lockheed Martin, также используют VR / AR для обучения спутниковых инженеров, что позволяет сократить время сборки кабельного крепежа на ошеломляющие 93%. Это означает экономию 10 миллионов долларов в год .

Список историй успеха в производстве высокого класса можно продолжать и продолжать.

Так кого же волнует, что продажи игровых виртуальных машин иногда оказываются ниже ожиданий?

Оборонная и автомобильная промышленность уверены, что нет. И вот где настоящие большие деньги. Подобно графическим процессорам, которые выросли из игровой индустрии и в настоящее время занимаются исследованиями в области науки и технологий, VR также, похоже, идет по тому же пути.

Таким образом, будет справедливо сказать, что виртуальная реальность только начинается в том, что касается производства, и мы ожидаем, что он будет расти гораздо больше, особенно когда речь идет о подготовке к производству… и даже моделировании.

Убийственное приложение, которого так долго ждали фанаты виртуальной реальности, может принять другую форму, казалось бы, за пределами игрового мира.