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虛擬仿真3D輔助設(shè)計系統(tǒng) 讓真實更近 序言 隨著全球化市場競爭的加劇 如何在產(chǎn)品設(shè)計階段節(jié)約時間和成本 設(shè)計出市場需求的產(chǎn)品成為工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)的突出痛點 在這需求背景下 在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段應(yīng)用先進(jìn)的虛擬仿真技術(shù) 搭建沉浸式顯示系統(tǒng)來可視化呈現(xiàn)產(chǎn)品模型或流程工藝 進(jìn)行設(shè)計 研究 分析 審核 評估或修改 使產(chǎn)品的開發(fā) 制造都置于計算機(jī)技術(shù)所構(gòu)造的嚴(yán)格的數(shù)據(jù)環(huán)境中 可極大程度降低設(shè)計成本 時間 加快設(shè)計和優(yōu)化合作過程中的決策進(jìn)度 加速產(chǎn)品開發(fā)和整個項目的規(guī)劃周期 節(jié)約相關(guān)成本 提高技術(shù)含量 Theintroduction 技術(shù)進(jìn)展 虛擬仿真 工業(yè)設(shè)計 ONE 01 虛擬仿真定義 虛擬仿真技術(shù)是計算機(jī)技術(shù) 計算機(jī)圖形學(xué) 計算機(jī)視覺 視覺生理學(xué) 視覺心理學(xué) 仿真技術(shù) 微電子技術(shù) 多媒體技術(shù) 信息技術(shù) 立體顯示技術(shù) 傳感與測量技術(shù) 軟件工程 語音識別與合成技術(shù) 人機(jī)接口技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及人工智能技術(shù)等多種高新技術(shù)集成之結(jié)晶 虛擬仿真種類 01 實物仿真 實物仿真是用實物模型采用機(jī)械式的方法模擬另一個實物系統(tǒng)原理 結(jié)構(gòu) 操作等 如樓花 沙盤 微縮機(jī)械模型等 實物虛擬仿真模型 02 半實物仿真 半實物仿真是既有實際物體又有虛擬影像來模擬另一物體特征 半實物仿真多用來模擬宏大場景 如模擬飛行 駕駛等 03 全虛擬仿真 全虛擬仿真是完全用計算機(jī)圖形圖像顯示技術(shù)完全模擬另一物體 形狀 結(jié)構(gòu) 原理 流程 并實現(xiàn)對虛擬物體的交互操作 多通道投影系統(tǒng) CAVE系統(tǒng) VR虛擬仿真系統(tǒng) 模擬駕駛 模擬飛行 虛擬仿真行業(yè)發(fā)展趨勢 隨著技術(shù)的發(fā)展 虛擬仿真的人機(jī)交互形式不斷創(chuàng)新進(jìn)化 目前變化趨勢主要是視覺及交互 輸入 形式 使得更具有真實性和交互性 使用戶可以身臨其境的感知和支配這些內(nèi)容 趨勢 視覺 正常人通過視覺接收的信息約占人腦接收到的所有外部信息的83 完美的視覺體驗是完整沉浸式體驗的重要組成部分 隨著技術(shù)的不斷革新 視覺傳達(dá)更具沉浸感 虛擬仿真行業(yè)發(fā)展趨勢 每一次的技術(shù)革新及產(chǎn)品升級 都會帶來重大的人機(jī)交互方式變化 交互設(shè)計發(fā)展史上的每一個重要里程碑 都源自技術(shù)和人性的碰撞 從最初鍵盤輸入 鼠標(biāo)輸入 發(fā)展到現(xiàn)在的觸摸操作 語音識別 再到已經(jīng)到來的3D手勢識別 數(shù)據(jù)手套 未來還會實現(xiàn)腦波控制 意念識別等 目前主流應(yīng)用的3D手勢識別 數(shù)據(jù)手套 已經(jīng)符合人體的自然動作 讓人們以最舒適的方式獲取信息 交互 輸入 VR對虛擬仿真行業(yè)的改變 虛擬現(xiàn)實 VR 技術(shù)是一場交互方式的新革命 人們正在實現(xiàn)由界面到空間的交互方式變遷 VR技術(shù)的誕生 讓虛擬仿真技術(shù)又上了一個新臺階 為人類創(chuàng)造出更多虛擬仿真情景進(jìn)行學(xué)習(xí)和創(chuàng)作 目前許多三維設(shè)計軟件增加了VR功能 給工業(yè)設(shè)計工程師帶來的最大變化是用VR模擬人眼鏡觀看現(xiàn)實物體的特點將三維畫面直觀呈現(xiàn)在人的眼前 而不是通過3D眼鏡方式 仿佛設(shè)計的產(chǎn)品就放在眼前 水平360 視野 垂直360 視野 VR頭盔現(xiàn)實技術(shù)依據(jù)雙目3D成像原理 給佩戴者呈現(xiàn)一個360 視野的沉浸場景 VR頭盔 不同的全虛擬仿真方案載體優(yōu)劣對比 解決方案 虛擬仿真 工業(yè)設(shè)計 two 02 工業(yè)仿真沉浸漫游3D輔助設(shè)計系統(tǒng) VR AR解決方案 面向工業(yè)仿真設(shè)計領(lǐng)域 針對在虛擬環(huán)境中進(jìn)行評估與審核的需求 幫助企業(yè)審核設(shè)計項目 提供了一個高級的項目評審模式 身體運動跟蹤解決方案 沉浸式體驗 一個順暢與高科技的用于解決虛擬設(shè)計審核與人體工程學(xué)優(yōu)化的解決方案 單人 多人 異地 單人 多人 異地 單人VR虛擬仿真 多人VR虛擬仿真 單人AR虛擬仿真 多人AR虛擬仿真 01 VR輔助3D設(shè)計系統(tǒng) 02 AR輔助3D設(shè)計系統(tǒng) 大空間VR AR虛擬仿真原理 X軸 Z軸 Y軸 大空間VR和AR系統(tǒng)是由動作捕捉相機(jī)捕捉區(qū)域構(gòu)成一個立體空間 這個虛擬立體空間內(nèi)被捕捉的物體具有相對于這個空間的坐標(biāo)信息 動作捕捉捕捉相機(jī)可以對標(biāo)記點進(jìn)行6自由度跟蹤和鏈?zhǔn)竭\動 由VR和AR呈現(xiàn)的場景跟動作捕捉區(qū)域形成的立體空間1 1重合 實現(xiàn)了在虛擬空間中自由行走 即人動 虛擬場景不動 把虛擬場景作為固定參考系來進(jìn)行視角調(diào)整 可實現(xiàn)多人 異地交互 大空間VR AR仿真系統(tǒng)拓?fù)鋱D 可支持200多種虛擬仿真軟件 工業(yè)設(shè)計軟件 SW UG 無須數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 運動跟蹤系統(tǒng)可進(jìn)行人體位置跟蹤或設(shè)備位置導(dǎo)航 為現(xiàn)有的3D應(yīng)用程序創(chuàng)建沉浸式體驗 大空間VR AR仿真系統(tǒng)特點 Techviz支持200多種虛擬仿真軟件 工業(yè)設(shè)計軟件 可以大大提高系統(tǒng)的利用率 可在多種數(shù)據(jù)來源中不使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即可將數(shù)據(jù)置入到一個單一的環(huán)境中 而無需軟件編程開發(fā)或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 可視化數(shù)據(jù) 只需要載入模型就可以瞬間在虛擬VR環(huán)境下顯示它 大空間VR仿真交互操作形式 自然直覺交互操作形式 體驗者可以上下左右360 無死角看到體驗的虛擬場景 將設(shè)計物體直觀成呈現(xiàn)在眼前 滿足多人不同角度觀看 模擬在現(xiàn)實世界行走的視覺習(xí)慣 將虛擬場景作為固定參照系 模擬現(xiàn)實世界中人走動而景不動的視覺習(xí)慣 多人同場景沉浸式視覺體驗 多人360 視野 虛擬場景還原真實物體大小 VR頭戴顯示器通過透鏡原理 讓佩戴者透過VR頭戴顯示器所看到的虛擬物體物理尺寸都和實際物體大小相等 不會視覺印象失真 虛擬 真實 動作捕捉技術(shù)實際在大空間多人互動VR方案中實現(xiàn)兩種功能 其一是空間定位技術(shù) 將人在現(xiàn)實空間的位置信息定位到相應(yīng)的虛擬場景中 讓人能感知虛擬空間中自己的位置 其次就是對人的肢體活動進(jìn)行六自由度運動捕捉 讓人在現(xiàn)實世界中的肢體活動同步到虛擬人物身上 讓虛擬人物活靈活現(xiàn) 更具有沉浸感和真實感 實時定位捕捉 目前VR體驗移動多是用手柄指定位置進(jìn)行步進(jìn) 場景的圖像快速推進(jìn)極易造成眩暈感 大空間多人互動VR系統(tǒng)特點是讓體驗者直接用雙腳在虛擬空間行走 仿佛穿越到第二空間 傳統(tǒng)VR體驗 大空間多人互動VR體驗 VS 用腳自由行走1 1位移 大空間多人互動VR最大的特點是可以讓佩戴者在虛擬場景中行走 虛擬場景模擬現(xiàn)實中的場景特點 將虛擬場景作為固定參照系 讓人感知到自身移位和視角的轉(zhuǎn)動 如果說VR頭戴顯示器的是我們的眼睛的話 那么動作捕捉的作用就是相當(dāng)于我們的腳 可進(jìn)行異地聯(lián)機(jī) 共享虛擬工作空間 A地區(qū) B地區(qū) 云服務(wù)器 云端共享場景 對于部門或子公司遍布世界各地的全球公司 團(tuán)隊合作至關(guān)重要 沉浸漫游3D輔助設(shè)計系統(tǒng)可打破地理限制進(jìn)行協(xié)同工作 創(chuàng)建共享虛擬工作空間 不同地點的同事之間可以實現(xiàn)實時VR協(xié)作交互 可使得項目組成員加強(qiáng)溝通 節(jié)省時間 高效輕松交流想法 系統(tǒng)應(yīng)用 虛擬仿真 工業(yè)設(shè)計 three 03 人體工程學(xué)應(yīng)用 模擬在專業(yè)環(huán)境中的操作者 可進(jìn)行 可達(dá)性 干涉檢查和人機(jī)工程學(xué)測試分析 查看人體模型能否從座椅位置接觸到控制設(shè)備 查看人體模型的視野查看狹小空間 例如潛艇中 內(nèi)能否布置多位操作人員 檢查可達(dá)性 操作人員能否觸摸到按鈕或命令裝置 檢測用戶與其環(huán)境之間的干涉 妨礙用戶的障礙物會發(fā)生干涉 同事查看多個虛擬人體 檢測它們相互之間的交互方式以及它們與虛擬環(huán)境之間的交互方式 研究有多個操作人員的工作環(huán)境 協(xié)同生產(chǎn)應(yīng)用 A城市 B城市 聯(lián)機(jī)中 數(shù)字樣機(jī)評審應(yīng)用 測量 測量兩點間距離 測量兩面之間夾角 或測量圓的相關(guān)信息 保存視角 書簽 保存用戶當(dāng)前視角 一遍在其他評審進(jìn)程中進(jìn)行加載 添加剖面 沿著用戶選擇的方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行剖切 快照 將當(dāng)前視圖以圖片形式保存在主計算機(jī)目錄中 這些圖片可用在報告存檔 或?qū)⒛硞€特定部分展示給同事或客戶 隱藏 顯示零部件 可以逐一隱藏選定的零件 然后再次進(jìn)行顯示 或在隱藏零件和顯示零件之間切換 添加標(biāo)注 在虛擬環(huán)境中添加指向位置的數(shù)字索引 自由行走 以虛擬方式參觀建筑物或模型內(nèi)部 可以模擬上下樓梯動作 VR應(yīng)用案例 VR頭盔 光學(xué)動作捕捉相機(jī) AR應(yīng)用案例 THANKYOU