VR制造維護仿真

虛擬制造（Virtual Manufacturing）技術是在一個統一模型之下對設計和制造等過程進行集成，它將與產品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態的仿真真實過程的實體數字模型之上。其目的是在產品設計階段，借助建模與仿真技術及時地、并行地、模擬出產品未來制造過程乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響，預測、檢測、評價產品性能和產品的可制造性等等。從而更加有效地、經濟地、柔性地組織生產，增強決策與控制水平，有力地降低由于前期設計給后期制造帶來的回溯更改，達到產品的開發周期和成本最小化、產品設計質量的最優化、生產效率的最大化。

虛擬設計：

虛擬設計為人們提供了一個并行的設計工作環境，使各部門人員共享產品設計數據，在虛擬條件下對產品進行構思、設計、制造、測試和分析，并能隨時呈現產品狀態，提高產品設計的一次性成功，從而縮短產品開發周期，降低生產成本，提高產品質量，給企業帶來更多的商機。而虛擬現實技術能將設計好的產品以1：1的比例得以呈現，無論是各個角度的外觀，還是進入產品內部，或者利用虛擬外圍設備進行交互，虛擬體驗都能讓您的要求得到滿足。

虛擬裝配：

虛擬裝配是在虛擬環境中， 利用虛擬現實技術將設計的產品三維模型進行預裝配， 在滿足產品性能與功能的條件下，通過分析、評價、規劃、仿真等改進產品的設計和裝配的結構，實現產品可裝配性和經濟性。     

虛擬維修：

虛擬維修是虛擬技術近年來的一個重要研究方向，目的是通過采用計算機仿真和虛擬現實技術在計算機上真實展現裝備的維修過程，增強裝備壽命周期各階段關于維修的各種決策能力，包括維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等。

賽四達1998年成立公司，在虛擬制造領域潛心鉆研其開發應用，為用戶提供合理有效的應用解決方案和定制化服務。

 

賽四達虛擬現實裝配仿真驗證系統

1、概述

采用人體運動跟蹤系統與工程仿真應用軟件相結合，實現實時狀態下的人機交互仿真，通過高端的光學運動捕捉套裝，并配合以Haption力反饋裝置或RTID human套件，用戶能夠體驗虛擬制造業裝配仿真在視覺、觸覺、以及交互行為模式方面的領先優勢。對于產品的裝配和維修驗證、新入職工程師培訓等方面均有重要的工程價值。

2、系統組成

硬件設備：PC Cluster圖形集群、光學跟蹤系統、數據手套、數據衣、力反饋設備等

顯示環境：虛擬現實顯示環境/ 沉浸式HMD顯示器/ 立體液晶顯示器

軟件環境：

程序名稱	程序描述
Delmia V5	數字樣機虛擬裝配與交互程序
RTI for Delmia	Haption人機交互套件
Conduit for V5	V5程序VR擴展中間件

該系統依托A.R.T. Track光學定位跟蹤系統，利用DELMIA虛擬裝配及維護仿真平臺及RTID Human人機工程實時互動系統為核心驅動引擎，將實時三維虛擬裝配內容和過程，通過虛擬現實顯示環境以立體顯示的方式展示給用戶，并通過Haption力反饋裝置進行虛擬裝配及維護交互。

應用原理如下圖：

 

3、系統特點

1)  高性能專業級光學跟蹤

PC控制主機

◇標準機架式結構，安裝維護方便；

◇用于計算跟蹤目標的6自由度位置和方向；

◇配有SyncCard2，能實現多個攝像頭的同步運行，并可根據需要安裝立體眼鏡等外部元件;

跟蹤攝像頭

◇高精度的位置和方向測量；

◇通過局域網實現低延時、高速度的數據傳輸；

◇攝像頭之間無光學色度亮度干擾；

◇可安裝多達16個各種類型的攝像頭；

◇可以抵抗磁、電、聲波的干擾；

◇針對CAVE環境有優化解決方案；

目標與標記

◇虛擬現實專用的交互設備，如：Flystick2、Fingertracking等；

◇各種形狀的非交互式目標，包括立體眼鏡跟蹤點、頭戴式設備跟蹤點；

◇能夠進行目標點的用戶定制，并能快速進行目標點的標定；

2)  虛擬裝配及虛擬維護仿真開發

虛擬裝配系統

虛擬裝配是根據產品設計的形狀特性、精度特性，真實地模擬產品三維裝配過程，并允許用戶以交互方式控制產品的三維虛擬現實裝配過程，以檢驗產品的可裝配性，同時也是一種零件模型按約束關系進行重新定位的過程，是有效分析產品設計合理性的一種手段。包括裝配工藝規劃、裝配可視化和仿真校驗，確定產品裝配過程中最優的裝配、拆卸和重組順序，校驗和修改裝配流程，進行裝配可行性、可制造性、可維護性分析。

◇  人機裝配校驗可視化

◇  仿真整個人機裝配過程

◇  碰撞、干涉檢查，自動生成干涉曲線

◇  動態剖面檢查

◇  內置免碰撞求解器，自動生成免碰撞裝配路經

◇  校驗裝配工具與人體的可達性

◇  校驗運動的裝配工具

◇  維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等。

 

Mechdyne Conduit

Conduit軟件是Mechdyne公司開發的，基于分布式結構，實現對各類三維應用原始數據進行多通道大場景沉浸式瀏覽、可視化和外設交互的中間件

Conduit工作原理

Mechdyne Conduit軟件前臺獲取桌面三維應用，比如V5應用（CATIA、DELMIA、ENOVIA DMU等）的OpenGL call，將它們分發到aggregator管理節點和渲染節點，在各個節點上通過Conduit后臺進行處理并在各節點本地進行分布式計算和渲染，渲染的結果由每個節點負責一個投影通道進行輸出，各個通道間輸出圖像的同步和邊緣融合由Conduit軟件和Cluster圖形工作站共同完成。

Conduit軟件特點

1. 滿足虛擬樣機裝配、設計評審、仿真與分析在VR顯示的可視化要求，支持Cluster集群架構運行與立體圖像生成；

2. 支持在不進行修改和轉化的情況下對CATIA、DELMIA V5等三維軟件的數據直接進行多通道立體顯示和交互，并應支持已有的虛擬外部交互設備；

3. 新的運行架構（aggregator管理節點），有效提升程序在集群上的實時交互幀率；

4. 支持基于Render Caching緩存的渲染顯示，以提升數字樣機靜態漫游幀率；

5. 支持V5 Immersive Review模塊進行沉浸式瀏覽；

6. 支持VR環境下的三維菜單進行直接交互控制；

7. 支持DELMIA V5環境中多人、多視點跟蹤設置；

8. 能夠進行數字樣機仿真交互流程的記錄，并支持在任意VR顯示環境進行回放；

9. 支持遠程及局域網內協同評審操作，支持異地獨立的導航和跟蹤交互操作；

10. 支持虛擬現實環境下的遠程桌面顯示和控制；

11. 數據融合顯示功能，支持不同應用、不同數據源在同一顯示窗口進行交互；

12. 支持V5等三維應用的多通道立體顯示實時開啟和關閉，并與外設直接交互；

13. 唯一具有Dassault V5集群多通道應用認證的擴展插件；

 

Real-Time Interaction for Human（RTI）

RTI for Human是Haption公司針對Dassualt系列軟件提供的軟件擴展模塊，通過RTI模塊，研究人員能夠與虛擬環境中的人物模型進行實時交互，執行虛擬的任務仿真，幫助科研人員完成如下操作：

◇裝配可達性/可行性測試；

◇裝配路徑規劃分析；

◇人機工效分析；

◇工作臺模擬仿真；

◇執行其他手工操作；

RTI的應用，使得原本需要在軟件中定義的人物動作，可以通過光學人體運動捕捉系統，直接在程序中記錄下來，減少了大量開發工作時間，并且與實際人物行為模式更為貼切。記錄下來的人物交互動作信息能夠直接在DELMIA V5中播放使用，并進行進一步的工效分析。

RTI  Human功能

RTID Human “DELMIA人機工程實時互動系統”是DELMIA V5軟件的擴展模塊，它可以在虛擬環境中對數字人體模型進行實時的交互式模擬。減少DELMIA制作人體動作所需的時間；提高開發效率，提高質量，簡化開發環節。用戶采用RTID軟件可以模擬以下的操作：可操作性檢測、可視性研究、人機工程學研究、工作空間模擬、人工操作。

n  基于DELMIA V5 MHT & MHB 運行

n  硬件：通過Dassault System 公司認證的有效配置

n  Haption IPSI服務器

n  可輕松設置人體模型進行碰撞和運動模擬

n  可將動作記錄為DELMIA人機任務

實時互動與模擬
人機交互具備以下功能：
◆ 虛擬模型的載入 可選擇DELMIA資源庫中的各種人體模型 可激活或關閉獨立關節點 可定義工具和運動部件 可自動載入3D數據到交互式的物理仿真環境中	◆ 操縱設備的支持和管理 可兼容實時動作捕捉的光學跟蹤系統；目前可支持A.R.T.TM 、VICON TM和MAC TM 支持3Dconnexion的6D鼠標 支持Haption的Virtuose和Inca系列力反饋設備和系統
◆ 可操控的仿真流程 可設置開始、停止、暫停或重新開始的操作 可在3D模型上安裝或卸載操縱裝置 可以自動校準動作捕捉設備;單擊鼠標即可匹配或解除虛擬人體模型的綁定	◆ 仿真過程的捕捉和記錄 可實時記錄包含關節曲度的虛擬人體模型姿態信息 可將記錄的人體模型信息創建為DELMIA人機任務，用于后續數據重現和統計分析
(仿真環境配置)	◆ 實時的物理仿真 可對操作者的動作幅度進行調整，使其與虛擬人體模型相符 整合虛擬人體模型的動作要素，包括關節的邊界約束 轉等狀態的操作查看接觸節點的碰撞以及進行停止/滑動/扭 實時更新DELMIA三維視窗內容
(實時記錄人體動作)	◆ 實時動作和運動約束 RTID Human的解決方案能夠在限制條件的基礎上，實時控制DELMIA的人體模型，而無須運用反向運動學，因此能夠生成更加準確和逼真的人體姿態。 通過RTID Human，可以將人體模型的動作記錄為人機任務過程數據，并可以使用標準的DELMIA人機功能對其進行重現、編輯和分析。
(虛擬現實應用)	◆ RTID Human 與虛擬現實 RTID Human 可結合頭戴式顯示器（HMD）、沉浸式三維顯示系統（如：Cadwall TM、CAVE TM）等立體顯示環境使用，給用戶帶來獨特的沉浸式虛擬現實體

工程可視化協同系統

工作流程：導入-查看-搜索-選擇-完善-協同-導出

4DmuView是由DeltaCAD交付的工程可視化解決方案。它滿足所有可視化需求并且可運行在辦公電腦、工作站、立體投影幕、虛擬現實中心、沉浸式環境、多通道跟蹤環境、沉浸式頭盔、網絡環境、平板電腦等。

4DmuView提供了高效的、可交互的協同評審模式。

4DmuView滿足制造業（汽車、軌道交通、船舶、航空航天）以及工程建筑的行業需求。

在任何硬件環境中，無論是通過本地或4Dmu網絡功能，在通用的用戶界面下公司所有的服務都可以很快的訪問優化后的三維數據。