Технологии виртуальной реальности и их применение в PLM

Денис Бутузов и...

Современные производители автомобилей, самолетов и кораблей за рубежом уже не могут представить себе работу без использования средств управления жизненным циклом изделия. Что вполне закономерно: ведь эти технологии помогают значительно повысить эффективность и сократить сроки разработки новых изделий и организации их производства. Повторное использование наработанных решений из централизованного хранилища, обмен цифровыми данными между территориально распределенными командами инженеров, моделирование производственных процессов, все это уже не впечатляет специалистов, а представляется необходимыми инструментами в работе. Но есть один важный инструмент, который уже повсеместно используется за рубежом и является таким же необходимым, как и все вышеперечисленное, но почему-то слабо представленным в России. Этот инструмент — virtual reality, виртуальная реальность (ВР).

Технология ВР используется в таких крупных компаниях, как Peugeot Citroen, Land-Rover, Jaguar, Boeing и др. Использование решений на основе виртуальной реальности позволяет еще более повысить эффективность разработки изделий, так как предоставляет возможность мгновенной оценки результатов работы конструкторов и дизайнеров в процессе их непосредственной работы тогда, когда реальное изделие или его часть представлена лишь в виде цифровой модели. Инженеры, конструктора, руководители, топ-менеджеры и сами заказчики могут воочию увидеть и ощутить то, что реально еще не существует! Создаете ли вы новый автомобиль, или проектируете ГЭС, вы уже можете посидеть в кресле и покрутить руль, либо очутиться внутри машинного зала рядом с гидроагрегатом и посмотреть, как он работает — вживую!

Чем же использование систем виртуальной реальности может помочь инженерам и технологам?

Использование качественной системы стерео визуализации вкупе с системой захвата положения головы позволяет отобразить цифровые модели в «реалистичном» виде с эффектами глубины и объема. Пользователь может не просто увидеть двухмерную проекцию цифровой модели на экран монитора, а рассмотреть ее в масштабе 1:1 в трехмерном пространстве так, будто она реально находится перед ним: посмотреть на нее снизу, заглянуть сбоку и т.д. Это дает незабываемый эффект погружения и применяется как для демонстрации результатов работы конструкторов и дизайнеров на промежуточных стадиях разработки заказчику и заинтересованным лицам, так и для инспектирования ошибок, возникающих в процессе работы. Использование различного рода манипуляторов позволяет пользователю не только перемещаться по виртуальному пространству, но и интерактивно работать с моделью: захватывать и перемещать детали сборки, менять цвет, показывать и скрывать отдельные части, производить манипуляции с кинематикой, в случае, если она задана и многое другое.

По типу системы визуализации решения ВР разделяются на следующие классы:

• Виртуальная стена — решение с одним плоским экраном, наиболее простое, предоставляющее начальный уровень погружения
• Виртуальная комната — решение с экранным комплексом в виде куба, часть граней которого засвечивается изображением. Возможные конфигурации как с 3 стенами, так и с 3 стенами, полом и потолком — решение наиболее высокого уровня. В системах подобного рода пользователь полностью отождествляет себя со средой, за счет полного охвата поля зрения изображением в широком диапазоне.
• Гибридная система — 2 стены уголком и пол, предоставляет промежуточный уровень.

Возможности применения подобных систем достаточно широки:

• Быстрая оценка результата работы инженеров-конструкторов и технологов при проектировании изделий и подготовке производства, что приводит к выявлению ошибок в процессе разработки, а не «доводке» напильником в цеху;
• оценка эргономики изделий;
• отработка кинематики и механизмов, симуляция в реальном масштабе работы нового продукта;
• демонстрация изделия заказчикам и возможность учета их пожеланий до изготовления;
• исключение необходимости создания большого количества натурных макетов и прототипов;
• обучение персонала, например, возможность обучать кораблестроителей, уже в процессе проектирования, на ранних этапах, когда само судно еще не существует в железе.

Компания «Ай-Джи-Эй Технологии» занимается разработкой и продвижением подобных решений на современный российский рынок. Основные отрасли деятельности компании: авиакосмическая промышленность, судостроение и энергетика. Отличительная особенность компании в том, что она является отечественным разработчиком подобных решений, вместо дистрибуции и монтажа готовых зарубежных решений. Это ведет к существенному удешевлению стоимости и сокращению сроков внедрения. Развитие систем виртуальной реальности является направлением, расширяющим возможности по основной деятельности компании, связанной с PLM системами на базе продуктов Dassault Systemes. В заключении, приведем ряд примеров разработок компании «Ай-Джи-Эй Технологии».

Оценка модели стойки шасси пассажирского самолета на стенде в ОАО «Туполев».

Модель нового сверхзвукового самолета на стенде в ОАО «Туполев».

Симуляция в реальном времени работы 5-ти осевого станка при вытачивании импеллера. «Металлообработка 2013».

Оценка планировочных решений на цифровой модели производственного цеха. «Металлообработка 2013».

На следующей фотографии представлен общий вид системы, которая была продемонстрирована на выставке «Металлообработка 2013»:

Характеристики системы:

• Мобильный экран обратной проекции
• Проекторы Epson, 1920×1200, 4500 ANSI lm
• Технология спектрального разделения каналов изображения Infitec
• Система захвата движений (трекинг) Natural Point Optitrack
• Графическая станция Core i7, 16 Gb, NVIDIA Quadro K5000
• Софт: CATIA/DELMIA V6R2013X + плагин для 3-х мерной визуализации, разработанный «Ай-Джи-Эй Технологии»
• Размер изображения: 234×146 см.

А на недавнем МАКС-2013 нашей компанией, на примере машинного зала прогулочного катера, была показана комната виртуального прототипирования:

И там же, на МАКС-2013, мы представили блок модели Баксанской ГЭС:

Характеристики этого экспоната следующие:

• Мобильный экран обратной проекции
• Проекторы Projection Design F35, 2560×1600, 4500 ANSI lm
• Технология спектрального разделения каналов изображения Infitec
• Система захвата движений (трекинг) Natural Point Optitrack
• Графическая станция Core i7, 16 Gb, NVIDIA Quadro K5000
• Софт:
  • Siemens Teamcenter Visualization Mockup 10.1
  • CATIA V6R2013X + плагин для 3-х мерной визуализации, разработанный «Ай-Джи-Эй Технологии»
• Размер изображения: 356×264 см.

Для всех желающих пообщаться на тему виртуальной реальности или просто посмотреть наше решение в действии приглашаем посетить форум 3DExperience Russia, Москва, 23 октября 2013 года.