VR制造维护仿真

虚拟制造（Virtual Manufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。

虚拟设计：

虚拟设计为人们提供了一个并行的设计工作环境，使各部门人员共享产品设计数据，在虚拟条件下对产品进行构思、设计、制造、测试和分析，并能随时呈现产品状态，提高产品设计的一次性成功，从而缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产品质量，给企业带来更多的商机。而虚拟现实技术能将设计好的产品以1：1的比例得以呈现，无论是各个角度的外观，还是进入产品内部，或者利用虚拟外围设备进行交互，虚拟体验都能让您的要求得到满足。

虚拟装配：

虚拟装配是在虚拟环境中， 利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配， 在满足产品性能与功能的条件下，通过分析、评价、规划、仿真等改进产品的设计和装配的结构，实现产品可装配性和经济性。     

虚拟维修：

虚拟维修是虚拟技术近年来的一个重要研究方向，目的是通过采用计算机仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程，增强装备寿命周期各阶段关于维修的各种决策能力，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等。

赛四达1998年成立公司，在虚拟制造领域潜心钻研其开发应用，为用户提供合理有效的应用解决方案和定制化服务。

 

赛四达虚拟现实装配仿真验证系统

1、概述

采用人体运动跟踪系统与工程仿真应用软件相结合，实现实时状态下的人机交互仿真，通过高端的光学运动捕捉套装，并配合以Haption力反馈装置或RTID human套件，用户能够体验虚拟制造业装配仿真在视觉、触觉、以及交互行为模式方面的领先优势。对于产品的装配和维修验证、新入职工程师培训等方面均有重要的工程价值。

2、系统组成

硬件设备：PC Cluster图形集群、光学跟踪系统、数据手套、数据衣、力反馈设备等

显示环境：虚拟现实显示环境/ 沉浸式HMD显示器/ 立体液晶显示器

软件环境：

程序名称	程序描述
Delmia V5	数字样机虚拟装配与交互程序
RTI for Delmia	Haption人机交互套件
Conduit for V5	V5程序VR扩展中间件

该系统依托A.R.T. Track光学定位跟踪系统，利用DELMIA虚拟装配及维护仿真平台及RTID Human人机工程实时互动系统为核心驱动引擎，将实时三维虚拟装配内容和过程，通过虚拟现实显示环境以立体显示的方式展示给用户，并通过Haption力反馈装置进行虚拟装配及维护交互。

应用原理如下图：

 

3、系统特点

1)  高性能专业级光学跟踪

PC控制主机

◇标准机架式结构，安装维护方便；

◇用于计算跟踪目标的6自由度位置和方向；

◇配有SyncCard2，能实现多个摄像头的同步运行，并可根据需要安装立体眼镜等外部元件;

跟踪摄像头

◇高精度的位置和方向测量；

◇通过局域网实现低延时、高速度的数据传输；

◇摄像头之间无光学色度亮度干扰；

◇可安装多达16个各种类型的摄像头；

◇可以抵抗磁、电、声波的干扰；

◇针对CAVE环境有优化解决方案；

目标与标记

◇虚拟现实专用的交互设备，如：Flystick2、Fingertracking等；

◇各种形状的非交互式目标，包括立体眼镜跟踪点、头戴式设备跟踪点；

◇能够进行目标点的用户定制，并能快速进行目标点的标定；

2)  虚拟装配及虚拟维护仿真开发

虚拟装配系统

虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维虚拟现实装配过程，以检验产品的可装配性，同时也是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效分析产品设计合理性的一种手段。包括装配工艺规划、装配可视化和仿真校验，确定产品装配过程中最优的装配、拆卸和重组顺序，校验和修改装配流程，进行装配可行性、可制造性、可维护性分析。

◇  人机装配校验可视化

◇  仿真整个人机装配过程

◇  碰撞、干涉检查，自动生成干涉曲线

◇  动态剖面检查

◇  内置免碰撞求解器，自动生成免碰撞装配路经

◇  校验装配工具与人体的可达性

◇  校验运动的装配工具

◇  维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等。

 

Mechdyne Conduit

Conduit软件是Mechdyne公司开发的，基于分布式结构，实现对各类三维应用原始数据进行多通道大场景沉浸式浏览、可视化和外设交互的中间件

Conduit工作原理

Mechdyne Conduit软件前台获取桌面三维应用，比如V5应用（CATIA、DELMIA、ENOVIA DMU等）的OpenGL call，将它们分发到aggregator管理节点和渲染节点，在各个节点上通过Conduit后台进行处理并在各节点本地进行分布式计算和渲染，渲染的结果由每个节点负责一个投影通道进行输出，各个通道间输出图像的同步和边缘融合由Conduit软件和Cluster图形工作站共同完成。

Conduit软件特点

1. 满足虚拟样机装配、设计评审、仿真与分析在VR显示的可视化要求，支持Cluster集群架构运行与立体图像生成；

2. 支持在不进行修改和转化的情况下对CATIA、DELMIA V5等三维软件的数据直接进行多通道立体显示和交互，并应支持已有的虚拟外部交互设备；

3. 新的运行架构（aggregator管理节点），有效提升程序在集群上的实时交互帧率；

4. 支持基于Render Caching缓存的渲染显示，以提升数字样机静态漫游帧率；

5. 支持V5 Immersive Review模块进行沉浸式浏览；

6. 支持VR环境下的三维菜单进行直接交互控制；

7. 支持DELMIA V5环境中多人、多视点跟踪设置；

8. 能够进行数字样机仿真交互流程的记录，并支持在任意VR显示环境进行回放；

9. 支持远程及局域网内协同评审操作，支持异地独立的导航和跟踪交互操作；

10. 支持虚拟现实环境下的远程桌面显示和控制；

11. 数据融合显示功能，支持不同应用、不同数据源在同一显示窗口进行交互；

12. 支持V5等三维应用的多通道立体显示实时开启和关闭，并与外设直接交互；

13. 唯一具有Dassault V5集群多通道应用认证的扩展插件；

 

Real-Time Interaction for Human（RTI）

RTI for Human是Haption公司针对Dassualt系列软件提供的软件扩展模块，通过RTI模块，研究人员能够与虚拟环境中的人物模型进行实时交互，执行虚拟的任务仿真，帮助科研人员完成如下操作：

◇装配可达性/可行性测试；

◇装配路径规划分析；

◇人机工效分析；

◇工作台模拟仿真；

◇执行其他手工操作；

RTI的应用，使得原本需要在软件中定义的人物动作，可以通过光学人体运动捕捉系统，直接在程序中记录下来，减少了大量开发工作时间，并且与实际人物行为模式更为贴切。记录下来的人物交互动作信息能够直接在DELMIA V5中播放使用，并进行进一步的工效分析。

RTI  Human功能

RTID Human “DELMIA人机工程实时互动系统”是DELMIA V5软件的扩展模块，它可以在虚拟环境中对数字人体模型进行实时的交互式模拟。减少DELMIA制作人体动作所需的时间；提高开发效率，提高质量，简化开发环节。用户采用RTID软件可以模拟以下的操作：可操作性检测、可视性研究、人机工程学研究、工作空间模拟、人工操作。

n  基于DELMIA V5 MHT & MHB 运行

n  硬件：通过Dassault System 公司认证的有效配置

n  Haption IPSI服务器

n  可轻松设置人体模型进行碰撞和运动模拟

n  可将动作记录为DELMIA人机任务

实时互动与模拟
人机交互具备以下功能：
◆ 虚拟模型的载入 可选择DELMIA资源库中的各种人体模型 可激活或关闭独立关节点 可定义工具和运动部件 可自动载入3D数据到交互式的物理仿真环境中	◆ 操纵设备的支持和管理 可兼容实时动作捕捉的光学跟踪系统；目前可支持A.R.T.TM 、VICON TM和MAC TM 支持3Dconnexion的6D鼠标 支持Haption的Virtuose和Inca系列力反馈设备和系统
◆ 可操控的仿真流程 可设置开始、停止、暂停或重新开始的操作 可在3D模型上安装或卸载操纵装置 可以自动校准动作捕捉设备;单击鼠标即可匹配或解除虚拟人体模型的绑定	◆ 仿真过程的捕捉和记录 可实时记录包含关节曲度的虚拟人体模型姿态信息 可将记录的人体模型信息创建为DELMIA人机任务，用于后续数据重现和统计分析
(仿真环境配置)	◆ 实时的物理仿真 可对操作者的动作幅度进行调整，使其与虚拟人体模型相符 整合虚拟人体模型的动作要素，包括关节的边界约束 转等状态的操作查看接触节点的碰撞以及进行停止/滑动/扭 实时更新DELMIA三维视窗内容
(实时记录人体动作)	◆ 实时动作和运动约束 RTID Human的解决方案能够在限制条件的基础上，实时控制DELMIA的人体模型，而无须运用反向运动学，因此能够生成更加准确和逼真的人体姿态。 通过RTID Human，可以将人体模型的动作记录为人机任务过程数据，并可以使用标准的DELMIA人机功能对其进行重现、编辑和分析。
(虚拟现实应用)	◆ RTID Human 与虚拟现实 RTID Human 可结合头戴式显示器（HMD）、沉浸式三维显示系统（如：Cadwall TM、CAVE TM）等立体显示环境使用，给用户带来独特的沉浸式虚拟现实体

工程可视化协同系统

工作流程：导入-查看-搜索-选择-完善-协同-导出

4DmuView是由DeltaCAD交付的工程可视化解决方案。它满足所有可视化需求并且可运行在办公电脑、工作站、立体投影幕、虚拟现实中心、沉浸式环境、多通道跟踪环境、沉浸式头盔、网络环境、平板电脑等。

4DmuView提供了高效的、可交互的协同评审模式。

4DmuView满足制造业（汽车、轨道交通、船舶、航空航天）以及工程建筑的行业需求。

在任何硬件环境中，无论是通过本地或4Dmu网络功能，在通用的用户界面下公司所有的服务都可以很快的访问优化后的三维数据。