虛擬仿真3D輔助設計系統(tǒng)幻燈片

1、,虛擬仿真3D輔助設計系統(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)品設計階段節(jié)約時間和成本、設計出市場需求的產(chǎn)品成為工業(yè)領域的企業(yè)的突出痛點。 在這需求背景下，在產(chǎn)品設計開發(fā)階段應用先進的虛擬仿真技術，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，進行設計、研究、分析、審核、評估或修改，使產(chǎn)品的開發(fā)、制造都置于計算機技術所構造的嚴格的數(shù)據(jù)環(huán)境中，可極大程度降低設計成本、時間，加快設計和優(yōu)化合作過程中的決策進度，加速產(chǎn)品開發(fā)和整個項目的規(guī)劃周期，節(jié)約相關成本，提高技術含量。,The introduction,技術進展,虛擬仿真 工業(yè)設計,ONE,01,虛擬仿真定義,虛擬仿真技

2、術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網(wǎng)絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。,虛擬仿真種類,01.實物仿真,實物仿真是用實物模型采用機械式的方法模擬另一個實物系統(tǒng)原理、結構、操作等。如樓花、沙盤、微縮機械模型等。,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圖形圖像顯示技術完全模擬另一物體，形狀、結構

3、、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,隨著技術的發(fā)展，虛擬仿真的人機交互形式不斷創(chuàng)新進化，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。隨著技術的不斷革新，視覺傳達更具沉浸感。,虛擬仿真行業(yè)發(fā)展趨勢,每一次的技術革新及產(chǎn)品升級，都會帶來重大的人機交互方式變化。交互設計發(fā)展史上的每一個重要里程碑，都源自技術和人性的碰撞

4、。從最初鍵盤輸入、鼠標輸入，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技術的誕生，讓虛擬仿真技術又上了一個新臺階，為人類創(chuàng)造出更多虛擬仿真情景進行學習和創(chuàng)作。目前許多三維設計軟件增加了VR功能，給工業(yè)設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

5、鏡方式，仿佛設計的產(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)設計,two,02,工業(yè)仿真沉浸漫游3D輔助設計系統(tǒng)-VR/AR解決方案,面向工業(yè)仿真設計領域，針對在虛擬環(huán)境中進行評估與審核的需求，幫助企業(yè)審核設計項目，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計審核與人體工程學優(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

6、人AR虛擬仿真,01.VR輔助3D設計系統(tǒng),02.AR輔助3D設計系統(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)是由動作捕捉相機捕捉區(qū)域構成一個立體空間，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信息，動作捕捉捕捉相機可以對標記點進行6自由度跟蹤和鏈式運動。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行視角調(diào)整?？蓪崿F(xiàn)多人、異地交互。,大空間VR/AR仿真系統(tǒng)拓撲圖,可支持200多種虛擬仿真軟件，工業(yè)設計軟件（SW,UG,),無須數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換； 運動跟蹤系統(tǒng)可進行

7、人體位置跟蹤或設備位置導航，為現(xiàn)有的3D應用程序創(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慣。,多人同場景沉浸

8、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，將人在現(xiàn)實空間的位置信息定位到相應的虛擬場景中，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行步進,場景的圖像快速推進極易造成眩暈感。,大空間多人互動VR系統(tǒng)特點是讓

9、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于我們的腳。,可進行異地聯(lián)機，共享虛擬工作空間,A地區(qū),B地區(qū),云服務器,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，團隊合作至關重要。沉浸漫游3D輔助設計系統(tǒng)可打破地理限制進行協(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

10、，可使得項目組成員加強溝通，節(jié)省時間，高效輕松交流想法。,系統(tǒng)應用,虛擬仿真 工業(yè)設計,three,03,應用場景,工具的升級，效率的提升,研發(fā)-生產(chǎn)地點,管理-工程部門（跨域評審）,研究人員,概念設計-操作員,人體工程學應用,模擬在專業(yè)環(huán)境中的操作者； 可進行“可達性”干涉檢查和人機工程學測試分析； 查看人體模型能否從座椅位置接觸到控制設備； 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)應用,A城市,B城市,聯(lián)機中,虛擬裝配應用,數(shù)字樣機評審應用,測量：測量兩點間距離，測量兩面之間夾角，或測量圓的相關信息。 保存視角（書簽）：保存用戶當前視角，一遍在其他評審進程中進行加載。 添加剖面：沿著用戶選擇的方向?qū)δＰ瓦M行剖切。 快照：將當前視圖以圖片形式保存在主計算機目錄中。這些圖片可用