Virtuální realita ve strojírenství

Virtuální realitu již pravidelně potkáváme v herním prostředí. Jak je na tom však strojírenství? Jak si můžete své modely z Inventoru, Fusion 360, Navisworks nebo jiných programů prohlídnout ve virtuální realitě? Už to není jen pouhý marketingový chyták, ale postupně se dostává do reálné praxe. V tomto článku si tuto problematiku rozebereme detailně pro použití ve strojírenském průmyslu.

Je virtuální realita přesvědčivá? O tom vás žádný článek nijak nepřesvědčí. Nejlepší bude, pokud se zastavíte do našeho VR centra v Ostravské pobočce a my vám vše rádi představíme.

Virtuální realita je budoucnost konstruování

Ano, zatím stále budoucnosti, ale stále více a více dostupnější. Dřív než cokoliv vyrobíte, si můžete jednoduše projít každou část svého modelu. A možná si rovnou i odzkoušet jak dané díly do sebe zapadají. Některé procesy klasické konstrukce tím nenahradíte, ale na jiné si možná v budoucnu ani nevzpomenete. Autodesk je si tohoto velmi dobře vědom, a jelikož se hardwarová část virtuální reality dostává do stále cenově dostupnější roviny, tak velmi masivně investuje do té části programové.

1. Low cost virtuální zážitek (Pasivní VR)

Pod pojmem Low cost VR nebo také pasivní VR uvádím virtuální realitu za využití vašeho mobilního telefonu. V tomto případě stačí načíst VR vizualizaci do vašeho telefonu (například pomocí QR kódu) a telefon pak vložit do připravené konstrukce brýlí, která může být klidně z kartonu (např. Google Cardboard). V této konstrukci brýlí totiž není nic jiného než připravený úchytný prostor pro mobil, dvě čočky pro oči a pro obrazovku telefonu. Jedná se o virtuální realitu, při které se nepohybujete v prostoru, ale máte náhled na takzvanou stereoskopickou 360° vizualizaci. Proto pojem „pasivní VR“.

Google cardboard Virtual reality

Naprostá většina moderních vlajkových telefonů toto pasivní VR zvládá. Pasivní VR totiž ani není příliš náročné na grafický výkon telefonu. Je však zapotřebí, aby byl správně „vybaven“. Aby tento VR pohled fungoval, je totiž zapotřebí, aby měl zabudovaný gyroskop. VR zážitek bude také lepší, čím kvalitnější bude obrazovka mobilního telefonu. Z málo kvalitní obrazovky vás mohou brzo bolet oči.

Vizualizace může vzniknout například za pomocí cloudového renderingu z programu Autodesk Navisworks, ze kterého dostanete již zmíněný 360° render a QR kód, který stačí mobilem načíst. Sami si můžete odzkoušet na vizualizaci níže. Pokud máte telefon, který toto pasivní VR zvládne, pouze načtěte QR kód a vložte do konstrukce brýlí. Toť vše. Jedná se o model vytvořený v Inventoru a jen zvizualizovaný pomocí programu Navisworks.

Render VR Navisworks

Pasivní VR však může jít ještě o krok dále. Velmi zajímavou službou je také Vrok-it. Služba pro VR spolupráci více lidí najednou. 3D model jednoduše nahrajete na PC, mobilní uživatelé nasnímají QR kód a jakákoliv manipulace modelu PC uživatelem se projeví ve VR ostatních uživatelů. Šikovný nástroj pro levné VR prezentace.

Vytváření VR vizualizací pro pasivní VR je tedy jednoduché a rychlé a rozhodně nevypadá nijak špatně a dá se tedy použít pro různé prezentační účely.

2. Reálná Virtuální realita

Pod tímto lehce provokativním názvem schovávám virtuální realitu, u které se můžete jednak sami pohybovat a také interagovat s okolím. K tomuto virtuálnímu zážitku potřebujete jednak samotné brýle (HTC Vive, Oculus Rift), k tomu velmi výkonný počítač a také softwarové vybavení. Jedná se tedy již o nejen graficky mnohem náročnější proces než u pasivní virtuální reality. V následujících pár odstavcích si ukážeme, jak vypadá reálné VR workflow se strojírenskými modely.

HTC Vive VR

Hardware pro VR

Náhlavní VR soupravu teď stranou. U počítače je hlavní důraz kladen na výkonnou grafickou kartu. Potřebný výkon se liší podle toho, jak složité modely chcete prohlížet. Za sebe v době psaní tohoto článku doporučuji GTX 1080Ti, pokud však budete mít například Navisworks sestavu s každým detailem, tak můžete potřebovat klidně i duální SLI Quadro M6000 nebo P6000. V takovém případě je lepší model rozkouskovat na menší části a ty jednotlivě spouštět ve VR. U procesoru stačí 4 jádra, dbejte však na co nejvyšší rychlost. RAM vybírejte co nejvíce je možno. Minimálně DDR4 32GB a klidně i více pro větší modely. SSD disk již dnes beru jako nutnou samozřejmost u jakékoliv práce.

Programy pro virtuální realitu

Budu předpokládat, že máte hotový model. Ukázka níže bude s modelem z aplikace Autodesk Inventor, ale téměř identický postup lze použít i na další programy s menší nebo větší pracností. Zpracování modelu pro virtuální realitu si ukážeme celkem na dvou aplikacích. Kterou aplikaci kdy využít si shrneme na závěr článku. Těmi aplikacemi je jednak Autodesk VRED a také 3ds Max Interactive (Stingray). Níže přikládám diagram, na kterém vidíte, že můžete použít i různé herní engine platformy, jako Unreal nebo Unity.

Virtuální realita ve strojírenství - workflow

Autodesk VRED Design a Professional

Autodesk VRED iconTím hlavním programem, který je dle mého nejjednodušší cestou pro konstruktéry, je aplikace Autodesk VRED (Virtual Reality EDitor), který se aktuálně nabízí ve dvou variantách a to VRED Design a VRED Professional. Aplikace, která neslouží jen pro VR, ale obecně pro profesionální vizualizace ale ji dokonce využít jako náhradu programu Showcase. Velkou výhodou je, že hravě zvládne komplikované modely, což vítáme v konstruktérském světě, kde nás zajímá každý detail. Omezeni jste tedy pouze svým hardwarovým výkonem. Níže se podívejte na jednoduchou ukázku přenosu Inventor modelu do programu VRED a okamžité VR prohlédnutí přes náhlavní soupravu. VRED Professional můžete obohacovat i o různé další chování pomocí skriptování v Pythonu. Což samozřejmě není pro běžného uživatele, nicméně můžete také vložit i jednoduché předpřipravené skripty a umožnit tak uživateli například možnost „teleportace“ okolo modelu. A možnost prohlídnout si tak model z vícero stran. Anebo mu přidat možnost vytvářet řezy, měnit vzhled modelu a podobně.

 Výhody
  • Jednoduchost, pokud nepotřebujete úpravy
  • Hravě zvládne velké modely s 20+ miliónů polygonů
  • Možnost rozšířené editace přes Python programování
Nevýhody
  • Omezené možnosti při gamifikaci modelu.
  • Větší cena oproti programu 3ds Max.

Autodesk 3ds Max Interactive (alias Stingray)

3ds-max-icon-128px-hdAplikace 3ds Max je velmi zavedeným programem především v oblasti zábavního průmyslu. Opět je jeho hlavní síla v oblasti vizualizací. Nedávno se však spojil s aplikací Stingray (herní engine) a tato jeho nová část dostala název 3ds Max Interactive. Jedná se sice o samostatný instalátor, přenos dat mezi 3ds Max a Interactive je však velmi jednoduchý. A jelikož se jedná o profesionální herní engine, nabízí možnost tvorby VR prostředí. Samotný proces sice není tak přímočarý jako v aplikaci VRED a také je určen primárně pro jednodušší modely (méně polygonů), ale na druhou stranu nabízí velké možnosti v takzvané gamifikaci modelu. Pokud tedy chcete nastavit, aby se v okolí pohybovali lidé, na obloze pluly mraky a létali ptáci a v kotli byl zažehnut oheň, pak zamiřte přesně do 3ds Max Interactive. Pro pokročilejší konfiguraci sice nemusíte umět programovat, ale některé procesy vyžadují pokročilé logické nastavení.

Výhody
  • Licence v rámci programu 3ds Max a tedy i v rámci Strojírenské kolekce Autodesk.
  • Jednoduchý přenos dat mezi 3ds Maxem a Interactive.
  • Možnost gamifikace modelu
Nevýhody
  • Nutnost většího uživatelského zásahu při úpravě modelu.
  • Hodí se spíše pro stavební a herní modely, nebo menší strojírenské
  • Primárně pro jednodušší modely (s méně polygony)

Závěrem

Pokud přemýšlíte o nové formě prezentací vašich modelů pro vaše zákazníky, pak virtuální realita je jistě již velmi dostupným řešením a rozhodně zaujme více než jen statický obrázek. Možností jak váš model do VR dostat je několik a nejsou již ani příliš technicky nebo finančně náročné. Já osobně doporučuji, aby jste si VR možnosti sami odzkoušeli, například v naší Ostravské pobočce, v našem VR centru. A pokud se rozhodnete jít do prezentací ve virtuální realitě, tak nejlépe s programem VRED, který vám nabídne nejrychlejší přechod z Inventoru do VR.