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基于VR/AR/MR的复杂产品可视化平台技术

【试验工程师·公益学习营】第九期第3讲

【试验工程师·公益学习营】总第43讲,于2020年11月6日如期举行,本期讲师是北京真景科技有限公司总经理兼创始人吴亚西,吴老师是计算机图形学与虚拟现实技术专家,主要研究方向为虚拟现实技术在高端制造业的应用。

本期课程的重点是虚拟现实技术在高端制造行业的应用,分为以下五个方面:VR/AR/MR平台技术要点及特性、VR/AR/MR平台在复杂产品虚拟样机设计的应用、VR/AR/MR平台在复杂产品展览展示的应用、VR/AR/MR平台在复杂产品试验和保障的应用、 车间数字孪生及可视化系统案例。

一、VR/AR/MR平台

虚拟现实(Virtual Reality)的特征为:电脑方式数字化,3D 交互(Interactive),无限接近真实(视觉、触觉)。增强现实(Augmented Reality)/混合现实(Mix Reality)的特征为:真实的场景和环境;虚拟、数字化的3D信息;相互叠加,实中有虚、虚中有实。XR是VR、AR和MR的统称,是多样化的数字可视化现实技术。

先进复杂产品可视化平台应具备的主要技术要点:

1、工业级实时渲染引擎,支持多种超高质量数字模型的可视化渲染方式

2、支持复杂大型工业CAD数据模型

3、支持5G应用,支持云应用(云渲染)

4、支持各类XR终端显示设备,各类大型综合显示环境

  

 

  

 

随着5G云渲染技术的发展,使得VR云平台在5G时代得到更广泛应用,VR云平台基于云渲染技术打造高精度VR内容、基于云计算技术开发可交互VR内容、采用AI辅助支持零基础人员开发VR内容。

二、VR/AR/MR平台在复杂产品虚拟样机设计的应用

在新品设计过程中,设计师可以直接将原始三维数据导入TMAX3D–VR可视化平台,赋予真实的材质纹理和灯光信息,通过VR显示设备或者电脑屏幕直接观看真实的实时3D效果,方便设计方案的对比与评审,减少对物理样机的依赖,有效降低新品的研发成本,缩短新品设计周期。

  

 

VR/AR/MR平台应具备的功能及特性:

1、超大数据量支持

2、CAD数据直接、快速读取

3、光线跟踪、效果逼真

4、基础材质库丰富,模拟自然、真实

5、可量身定制平台、材质库等

6、一键智能渲染 (方便非VR专业工程师创建内容)

7、支持物理台架1:1 拟合验证

VR/AR/MR平台支持基于网络的多部门异地协同工作,同时对同一套3D VR内容进行实时评审、讨论。平台应具备的AR/MR特性及优势为:支持超大数据量、超真实的实时AR渲染效果;操作简单的全图形化AR、MR开发工具,方便实现各类AR、MR交互设定。

  

 

三、VR/AR/MR平台在复杂产品展览展示的应用

VR/AR/MR平台特性及要点:

1、多格式、Passes分层输出

2、支持各种多通道显示输出

3、支持国际主流中高端头戴式VR显示设备

4、支持多种国际顶级工业级交互跟踪外设

  

 

四、VR/AR/MR平台在复杂产品试验和保障的应用

VR技术可以应用在航空航天、汽车制造、工业产品和AR/MR虚拟维修装配等领域。VR/AR/MR平台具备顶级工业跟踪系统(A.R.T.)和人机工程力反馈系统(Haption)。顶级工业跟踪系统A.R.T.支持工业测量和人机工程动作捕捉,支持高精度的物体位置和方向测量,可在6自由度独立跟踪20个以上目标,支持实时高精度地全身跟踪、手指跟踪,跟踪精度最高可达0.1mm。人机工程力反馈系统 Haption:实现接近真实物理碰撞力量感应的操作模拟,支持3自由度、6自由度力反馈模拟,支持虚拟物体重力模拟,实现对产品数字模型的虚拟维护、过程策划、装配工艺验证、机器人控制、可达性验证、装配训练等功能。

  

 

虚拟维修装配:

1、平台采用的是物理引擎,支持实时动态碰撞干涉检查、模拟自由落体等物体特性

2、支持碰撞干涉高亮显示、阻止穿透等多种反馈形式

3、支持部件分组、实时拾取、预算、验证合理空间内的装配路径等功能

4、用于装配与拆卸的可行性分析、装配路径检查、装配空间展示、高质量的实时装配路径定义等

  

 

五、车间数字孪生及可视化系统案例

传统电子手册没有任何材质信息而新一代电子手册(基于VR技术)是具有真实材质感的产品效果呈现,可以根据产品BOM表和材质库,批量渲染模型。

  

 

最后,吴老师以某重工企业、某工程机械研究院和某汽车集团技术中心为例,为大家介绍了可视化系统在实际中的应用情况。

  

 

 

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