¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

27 ма€ 2019

¬иртуальна€ и дополненна€ реальность (VR/AR) в исполнении SOLIDWORKS, Onshape, Siemens, Autodesk и других

‘иллип  ин

‘илипп  ин

ќригинал статьи: VR in CAD: Where Are We Now?. ѕеревод ≈лены —емухиной.

Cо времени своего по€влени€ в конце 80-х Ц начале 90-х годов прошлого века виртуальна€ реальность (Virtual reality, VR) уже прошла долгий путь.

ќстались в прошлом вызывающие состо€ние легкого укачивани€ виртуальные прогулки с низким разрешением изображени€, такие как ЂDactyl Nightmareї от Virtuality и монохромный VirtualBoy от Nintendo, и сегодн€ мы можем получить доступ к виртуальной реальности высокого разрешени€, просто достав гаджет из кармана.

≈сли в вашем смартфоне есть гироскоп (а в большинстве смартфонов он есть), вы можете вставить свое устройство в простейший шлем Google Cardboard за 15 долларов и получить доступ к таким виртуальным мирам, какие невозможно было представить 20 лет назад.

VR AR in engineering

–ис. 1. ќна смеетс€ или ее слегка укачало? (страница из рекламного ролика игровой системы Virtuality)

Ёто стало возможным благодар€ уменьшению размеров процессора и сенсоров и достаточному разрешению экранов современных модных устройств. ¬ам больше не нужен громоздкий Commodore Amiga 3000, чтобы поиграть в 756x244-пиксельную стрел€лку. “еперь вам практически везде доступно качество Full HD.

”величение доступности систем виртуальной реальности сопровождаетс€ по€влением новых приложений Ц и не только игровых, но и инженерных.

ћы побеседовали с представител€ми п€ти —јѕ– компаний о том, как они внедр€ли у себ€ системы AR/VR и каким образом их инженеры используют новые инструменты в технических коммуникаци€х, проектировании и презентаци€х.

SOLIDWORKS

ћы уже достаточно много рассказали о SOLIDWORKS Visualize Professional на нашем родственном сайте EngineersRule. ¬ последнем выпуске Visualize Professional реализована функци€ шумоподавлени€ с использованием искусственного интеллекта и даже симул€тор физики автомобил€, позвол€ющие осуществл€ть не только фотореалистичный, но и быстрый, свободный от шумов рендеринг.

“акой высококачественный рендеринг естественным образом мог бы использоватьс€ в приложени€х виртуальной реальности, и это действительно реализовано.

VR AR in engineering

–ис. 2. »сследование естественного солнечного освещени€ в SOLIDWORKS Visualize (изображение предоставлено Ѕрайаном ’иллнером)

ЂSOLIDWORKS от Dassault Systèmes наследует более чем 20-летнюю практику разработки только лучших —јѕ– инструментов дл€ своих клиентов, и поэтому мы €вл€емс€ пионерами в разработке новейших технологий, Ц сказал Ѕрайан ’иллнер (Brian Hillner), менеджер по портфелю продуктов SOLIDWORKS. Ц ¬иртуальна€ реальность оказалась чем-то большим, чем потр€сающим трюком; сегодн€ она используетс€ в аэрокосмической, автомобильной, конструкторской и даже медицинской сферах дл€ проектировани€ и дл€ продажї.

»спользу€ новую 360-VR камеру, SOLIDWORKS Visualize Professional может создавать потр€сающие фотореалистичные изображени€ и анимации, которые легко можно воспроизвести с помощью смартфона и набора Google Cardboard за 15 долларов.

ЂЁто позвол€ет нашим клиентам разрабатывать продукты быстрее, чем когда-либо прежде, одновременно снижа€ затраты на физическое прототипирование и дорогосто€щие производственные ошибки, что приводит к значительно более коротким циклам разработки и в целом к более качественному окончательному проектуї, Ц добавил ’иллнер.

VR AR in engineering

–ис. 3. ѕодготовлено дл€ использовани€ в VR (изображение предоставлено автором)

¬ы можете увидеть одну из анимаций в видео ниже. ѕросто наденьте VR гарнитуру, будь то GearVR, картонный шлем или что-то другое, и включите ее. ≈сли у вас нет гарнитуры, вы все равно можете оценить эффект Ц просто проигрывайте это видео в своем браузере, как и любое другое, но при этом нажмите и протащите курсор мыши по экрану воспроизведени€, чтобы огл€детьс€ вокруг.
ј если вы хотите узнать, как создавать дл€ себ€ подобные реализации виртуальной реальности с использованием SOLIDWORKS Visualize Professional, вы можете ознакомитьс€ с нашим руководством по этой ссылке.

Onshape

 омпани€ Onshape, создавша€ облачную —јѕ– платформу, также внедр€етс€ в область VR/AR и недавно стартовала совместный проект с компанией-производителем гарнитур дополненной реальности Magic Leap, в рамках которого помогает им с использованием —јѕ– в квазиголографической сфере. —озданное приложение они называют Ђспециальным вычислительным —јѕ– приложениемї, и оно предназначено не только дл€ просмотра —јѕ– проектов, но и дл€ их редактировани€, что в действительности €вл€етс€ значительным шагом вперед по сравнению с тем, что в насто€щее врем€ предлагают другие —јѕ– компании. Ѕольшинство из них сфокусированы на создании высококачественной визуализации и даже добавл€ют довольно много интерактивности в свои решени€, использующие виртуальную реальность, но их продукты все еще в значительной степени ограничены просмотром VR контента, а не созданием его в самой виртуальной реальности.

Ќа конференции L.E.A.P. в окт€бре 2018 года генеральный директор Onshape ƒжон ’ирштик представил посетител€м предварительную версию системы трехмерного проектировани€ Onshape for Magic Leap, по€вившуюс€ в результате сотрудничества Magic Leap и Onshape. —истема позволит более естественным образом манипулировать детал€ми проекта, а распознавание жестов сделает возможным создавать эскизы, измен€ть размеры и использовать другие функции —јѕ–, которые мы привыкли выполн€ть, передвига€ мышь на плоскости.

VR AR in engineering

–ис. 4. Onshape, встроенна€ в Magic Leap (изображение предоставлено Onshape)

ЂЁто нечто уникальное, Ц сказал ƒжо ƒанн (Joe Dunne), специалист по св€з€м с разработчиками в Onshape. Ц ѕриложение Onshape целиком работает пр€мо на устройстве Magic Leap. Ёто не новое приложение дл€ просмотра или что-то в этом роде. Ќа устройстве работает полноценна€ —јѕ–. Ѕлагодар€ облачной архитектуре Onshape, поддержка Magic Leap дл€ нас ничем не отличаетс€ от поддержки iPad, iPhone или Androidї.

» поскольку это Ц облачное приложение, работающее в вашем браузере, оно также имеет кроссплатформенную функциональность.

ЂЌапример, если три пользовател€ работают над одним проектом, один из них может использовать браузер, другой Ц свое мобильное устройство во врем€ поездки в поезде, а третий может находитьс€ в другом офисе, надев гарнитуру Magic Leap, и все они смогут работать над одной и той же моделью одновременно, Ц продолжил ƒанн. Ц Magic Leap Ц это облачное устройство, именно поэтому его поддерживает Onshape. Ќикака€ друга€ —јѕ– компани€ не сможет этого сделать (во вс€ком случае, из тех, о которых € знаю).
я могу с уверенностью сказать, что Onshape может аналогичным образом поддерживать также и другие устройства. ѕланиру€ наши следующие разработки, мы будем ориентироватьс€ на запросы пользователейї.

¬ы можете посмотреть презентацию ƒжона ’ирштика на конференции L.E.A.P. в видео ниже (его выступление начинаетс€ примерно через 2 часа 40 минут от начала).

Unreal Engine

Ќедавно мы посв€тили достаточно много времени изучению работающего реальном времени движка дл€ рендеринга видеоигр Unreal Engine 4 (UE4) от Epic. ћы также написали серию статей дл€ инженеров, посв€щенных новому продукту компании Unreal Studio, где рассказали, как в Unreal Engine можно создавать проекты дл€ моделировани€ гиперреалистичной жизни.

≈сли вы пропустили эти статьи, мы приведем здесь краткое описание Unreal Studio.

Unreal Studio Ц это набор инструментов, с помощью которых инженеры и архитекторы могут импортировать технические —јѕ– файлы в Unreal Engine, традиционно ориентированный на нетехнические —јѕ– форматы, такие как Blender, Rhino или Maya. ѕроблема, с которой столкнулись промышленные пользователи Unreal Engine, заключалась в том, что процедура преобразовани€ технических —јѕ– данных в формат Unreal Engine 4 (UE4) была достаточно сложной. “ехнические —јѕ– файлы, особенно производственные, могут быть достаточно большими из-за реализованной в них геометрии.

  счастью, Unreal Studio упрощает процесс импорта, и теперь инженеры могут переносить —јѕ– данные, предназначенные дл€ производства, в UE4 с минимальными усили€ми, сохран€€ при этом всю функциональность оригинальных моделей.

”читыва€, что Unreal Engine Ц это движок дл€ видеоигр, можно ожидать, что в UE4 есть кака€-то поддержка виртуальной реальности. » это на самом деле так Ц в нем есть куча возможностей дл€ реализации VR и AR, а также множество инструментов, которые помогут в портировании на выбранную вами VR или AR платформу.

VR AR in engineering

–ис. 5. ќдин из этих автомобилей насто€щий. ƒругой Ц нет (изображение предоставлено Epic Game)

ѕользователи могут создавать 3D-сцены на своих ноутбуках, измен€ть настройки в соответствии с требовани€ми к результирующему формату, компилировать исполн€емый файл и запускать его практически на любой VR или AR системе, включа€ Samsung GearVR (мы это проверили), HTC Vive, Oculus Rift, и даже на Google Cardboard и других VR системах, работающих на Android.

»нженеры, архитекторы и конструкторы уже давно используют UE4 дл€ обмена техническими данными (и не только дл€ этого), отсюда и возникла потребность в разработке такого продукта, как Unreal Studio.

ЂЌас потр€сли инновационные продукты, разработанные инженерами дл€ корпоративного программного обеспечени€, в которых возможности работы в режиме реального времени, предоставл€емые Unreal Engine, были объединены с технологи€ми виртуальной и дополненной реальности дл€ решени€ сложных задач и визуализации проектов с большей детализацией и нагл€дностью, Ц сказал ћарк ѕети (Marc Petit), генеральный менеджер по Unreal Engine, Epic Games. Ц »нженеры многих отраслей, от проектировани€ автомобилей до подводных исследований, считают, что иммерсивна€ визуализаци€ в реальном времени совершит переворот в средствах повышени€ эффективности, качества и безопасности в их отрасл€хї.

ќдним из таких промышленных пользователей возможностей VR в Unreal Engine €вл€етс€ немецкий производитель автомобилей BMW.

BMW создала лабораторию смешанной реальности, совмещающую виртуальную реальность Unreal Engine с реальным физическим оборудованием, где пользователи испытывают гораздо большую степень погружени€ по сравнению с использованием одной только виртуальной реальности. »спытательный стенд Mixed Reality состоит из смоделированного салона автомобил€ с рулем, педал€ми и регулируемыми сидень€ми, а также VR системой, работающей на Unreal Engine 4.  омпьютер, привод€щий в действие этот макет, представл€ет собой игровую установку с вод€ным охлаждением, на которой сто€т два графических процессора NVIDIA TITAN X, обеспечивающие рендеринг в реальном времени со скоростью 90 кадров в секунду.

VR AR in engineering

–ис. 6. Ћаборатори€ смешанной реальности BMW (изображение предоставлено BMW)

— помощью этой лаборатории инженеры BMW могут улучшать эстетические характеристики салона автомобил€, а также сосредоточитьс€ на дизайне интерфейса, удобстве использовани€ и других задачах, св€занных с человеческим фактором, решение которых было бы невозможным в рамках традиционного двумерного проектировани€ на экране монитора.

Ќапример, конструктор захочет проверить, насколько удобно управл€ть информационно-развлекательной системой автомобил€, когда у него полностью заблокирован руль или, например, когда сиденье откинуто назад. ћы считаем, что с этим не должно быть проблем, но плохо спроектированный пользовательский интерфейс может существенно повли€ть на важные дл€ человека параметры Ц безопасность, доступность и комфорт. ¬ лаборатории смешанной реальности BMW задачи, подобные этой, а также множество других можно моделировать визуально и физически.

ѕосмотрев это видео, вы сможете узнать больше о том, как BMW использует технологии смешанной реальности при разработке своих систем:

ј вот еще одно интересное приложение дополненной реальности с использованием Unreal Engine Ц от судовой инжиниринговой компании Oceaneering.

Oceaneering производит высококлассные подводные транспортные средства с дистанционным управлением, использующиес€ дл€ проверки и монтажа подводных кабелей и труб (а также дл€ других подводных работ).  омпани€ использует усовершенствованную систему 3D-визуализации и оперативного управлени€ под названием Abyssal OS Offshore дл€ ориентации в часто мутной воде океанских глубин.

ќдной из проблем, с которой посто€нно сталкиваютс€ подводные беспилотники, €вл€етс€ плоха€ видимость при работе на глубине. ћало того, что само океанское дно создает проблемы с обзором, но еще и когда такие аппараты работают на глубине, они могут поднимать донные отложени€, из-за которых видимость становитс€ практически нулевой. Ёта взвесь может держатьс€ часами (или даже дн€ми), а простой стоит операторам беспилотников больших денег. ѕоскольку и операторы, и сами аппараты недешевы, компани€м, нанимающим их, приходитс€ оплачивать врем€ просто€ при отсутствии видимости.

Abyssal OS недавно решила использовать возможности визуализации Unreal Engine дл€ воссоздани€ реальной картины океанского дна в игровом движке, что, в свою очередь, позвол€ет осуществл€ть навигацию на основе наложени€ трехмерной модели. ¬ы можете увидеть пример этого на рис. 7.

VR AR in engineering

–ис. 7. ƒополненна€ реальность под водой (изображение предоставлено Oceaneering)

≈сли вы хотите узнать больше о том, как импортировать инженерные данные —јѕ– в Unreal Engine 4, щелкните по этой ссылке. ¬ы найдете там одно из руководств, а также сможете получить копию Unreal Studio Beta.

Siemens NX

— выпуском в прошлом году версии Siemens NX 12.0.2 компани€ наконец-то сделала шаг вперед и присоединилась к сообществу производителей CAD систем с поддержкой виртуальной реальности. ¬ этом релизе есть функци€ VR Design Review, котора€ позвол€ет пользовател€м перемещатьс€ из сеанса NX в виртуальную реальность одним нажатием кнопки.

ƒл€ доступа к возможност€м VR в NX требуетс€ установка программного обеспечени€ Steam и Steam VR, и в насто€щее врем€ Siemens поддерживает системы HTC Vive и Vive Pro HMD, при этом в будущем ожидаетс€ более широка€ поддержка других систем.

’от€ Siemens и за€вл€ет, что это инструмент дл€ анализа проекта, а не полноценный —јѕ– редактор, он тем не менее выгл€дит довольно круто (насколько об этом можно судить по промороликам компании) и предлагает набор инструментов и функций дл€ взаимодействи€ с моделью, ее проверки и валидации, как можно видеть на рис. 8.

VR AR in engineering

–ис. 8. ѕроверка большой газовой турбины в NX (изображение предоставлено Siemens)

≈ще один продукт Siemens, в котором недавно начали использовать виртуальную реальность, Ц это Simcenter STAR-CCM +. ¬ прошлом году компани€ добавила средства моделировани€ виртуальной реальности в платформу мультифизического моделировани€, что дало возможность пользовател€м получать намного более нагл€дное представление, чем то, что они видели на плоском экране.

 аждый инженер, занимающийс€ моделированием, знает, что хороша€ симул€ци€ начинаетс€ с хорошей сетки. »ли, другими словами, плоха€ симул€ци€ может начатьс€ с плохой сетки.

¬ STAR-CCM + VR инженеры могут сначала выполнить построение сетки, а затем передвигатьс€ внутри компонента и провер€ть качество сетки способами, которые раньше были невозможны. “еперь они могут исследовать сетку, перемеща€сь по компоненту, как если бы они находились там лично и поворачивали голову, осматрива€ те места, которым требуетс€ особое внимание.

¬озьмем, к примеру, модель сетки лопаток турбины, показанную на рис. 9. Ћопатки турбины имеют маленькие охлаждающие каналы и множество сложных внутренних полостей. ѕросмотр этой сетки на 2D-экране, ее вращение и разрезание мышью могли бы быть утомительными, но только не теперь. ѕроход сквозь полости лопаток турбины позволит осмотреть сетку на таком уровне детализации и контрол€, которые раньше были недоступны.

VR AR in engineering

–ис. 9. ƒвижение сквозь турбинную лопатку в STAR CCM + (изображение предоставлено Siemens)

Ђ¬ы можете получить полное представление о геометрии всего за несколько минут, Ц сказал ћэтт √одо (Matt Godo) из Siemens PLM Software. Ц Ёто дает вам ощущение масштаба и объема. Е Ёто больше чем действие, совершаемое вами с помощью монитора и мышиї.

¬ы можете увидеть результаты моделировани€ в области вычислительной газогидродинамики на рис. 10, где показан поток выхлопного газа, выход€щий из трубы на нефт€ной вышке. ѕеренос этой симул€ции в HTC Vive и моделирование его с точки зрени€ реального человека позвол€ет интуитивно лучше пон€ть процесс, что трудно достижимо с помощью традиционных методов визуализации.

VR AR in engineering

–ис. 10. ћоделирование газогидродинамических процессов в VR (изображение предоставлено Siemens)

Autodesk

«агл€нув на страницы сайта Autodesk, посв€щенные виртуальной реальности, вы увидите, что VR/AR поддерживаетс€ в таких продуктах, как Revit, 3ds Max, VRED, Maya LT и Forge, которые предлагают целую серию инструментов VR/AR дл€ архитекторов, конструкторов автомобилей и инженеров.

ƒавайте посмотрим, например, какие средства VR предлагаютс€ в VRED.

Ќапомним, что VRED €вл€етс€ платформой дл€ создани€ прототипов и 3D-визуализации, ориентированной в основном на тех, кто работает в автомобильном секторе. ќна предоставл€ет ожидаемо высокое качество рендеринга, широкий спектр фотореалистичных материалов и схем окраски, а также все остальное, что нужно дл€ проектировани€ современных автомобилей.

 акое-то врем€ назад в VRED по€вились возможности работы в виртуальной реальности и даже полнофункциональные шарнирные руки, которыми можно управл€ть в виртуальном мире с помощью соответствующих контроллеров, например тех, которые используютс€ дл€ HTC Vive. VRED также включает расширенную поддержку дл€ более продвинутых шлемов виртуальной реальности, таких как VRgineers VRHero и XTAL VR.

VR AR in engineering

–ис. 11. —вет€щиес€ руки (изображение предоставлено Autodesk)

 роме мистически свет€щихс€ рук, с помощью которых вы выходите на совершенно другой уровень взаимодействи€ с моделью, VRED также предоставл€ет пользовател€м р€д инструментов дл€ манипул€ций в виртуальной среде. “акие средства включают в себ€ виртуальный фонарик, который может помочь разработчикам имитировать услови€ освещени€, трудно воспроизводимые в реальной жизни, а также инструмент Ђ–азрезаниеї, позвол€ющий получать изображение виртуальной модели в разрезе.
VR AR in engineering

–ис. 12. –азрежьте свой автомобиль в VRED (изображение предоставлено Autodesk)

ј что можно сказать о флагманском продукте Autodesk, Fusion 360?

Ќесомненно, революционный инструмент проектировани€, который сделал генеративный дизайн доступным дл€ массового использовани€, должен обладать средствами дл€ создани€ виртуальной реальности.

”вы, это пока не так...

¬прочем, пользователи, желающие исследовать свои проекты в VR, могут сделать это с помощью стороннего подключаемого модул€ ENTiTi, который доступен в Autodesk App Store.

¬ заключение

Ќа этом всЄ. ћы рассказали о нескольких примерах использовани€ виртуальной реальности в технической сфере, но вопрос заключаетс€ в том, €вл€ютс€ ли они просто крутыми новинками и техническими демонстраци€ми остромодной технологии, котора€ сойдет со сцены в не слишком отдаленном будущем? »ли реальна€ финансова€ выгода от использовани€ VR все-таки есть?

—кептические публикации некоторых авторов, разочарованных несовершенством существующих технических решений, могут заставить вас поверить в то, что виртуальна€ реальность действительно умирает, но выраженное в них мнение основываетс€ в большей степени на данных о продажах игровой периферии и другой статистике, не относ€щейс€ к теме нашего разговора. ’от€ индустри€ игр и внесла огромный вклад в развитие технологий виртуальной реальности, она €вл€етс€ далеко не единственной сферой их применени€.

Ќапример, в этих стать€х не говоритс€ о том, что таким компани€м, как оборонный гигант BAE Systems, удалось значительно сократить врем€ сборки компонентов батареи и повысить эффективность обучени€ работников на 30Ц40 процентов.

ќни также не упоминают, что такие компании, как Lockheed Martin, также используют VR/AR дл€ обучени€ инженеров, разрабатывающих спутники, что позвол€ет сократить врем€ монтажа кабельных систем на впечатл€ющие 93%! Ёто дает экономию в 10 миллионов долларов в год.

—писок историй успеха в производстве высококлассного оборудовани€ можно продолжать и продолжать.

“ак кто же будет переживать по поводу того, что продажи игровых виртуальных систем не оправдали ожиданий?

“очно не представители оборонной и автомобильной промышленности. ј здесь крут€тс€ действительно большие деньги. ѕодобно графическим процессорам, которые выросли из игровой индустрии и в насто€щее врем€ используютс€ дл€ исследований в области науки и технологий, виртуальна€ реальность, похоже, идет по тому же пути.

ѕодвод€ итог сказанному, можно с уверенностью сказать, что использование виртуальной реальности в области производства только начинаетс€, и мы ожидаем, что оно будет расшир€тьс€, особенно в сфере подготовки производства и симул€ции.

Ђ”бойноеї приложение которого так долго ждут фанаты виртуальной реальности, может оказатьс€ совсем не таким, каким они его представл€ют, и, по-видимому, оно по€витс€ не в мире игр.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ÷ифровой тройник
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2019 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.