USD 19.10.2019 63.9542 +-0.0602
USD ММВБ 16:22 63.7396  
EUR 19.10.2019 71.1299 +0.2276
EUR ММВБ 16:22 70.9394  
Нефть($) 22.10.2019 59.47 +0.78
Нефть(p) 22.10.2019 3803.36 +46.35
Церковь, клуб, концертный зал: «Яани Кирик» на Декабристов «Меж Пестеля и Маяковской стоит шестиэтажный дом...»: места Бродского в Петербурге Восемь городов Европы, куда петербуржцы могут слетать в январе всего за пару-тройку тысяч рублей Топ-5 ремейков 21 века, которые превзошли оригинал
TechViz
Виртуальная реальность для инженерных приложений
Строить виртуальные объекты, путешествовать в них, менять движением мыши, моделировать штатные и нештатные ситуации совсем не сложно. TechViz - это драйвер к системам автоматического проектирования. Из 3D-модели в CAD он выводит изображение в очки виртуальной реальности или в комнату виртуальной реальности, CAVE.
«Конструкторы когда-нибудь пользовались своими творениями?». Я кричал эту фразу, смотря на свои ободранные пальцы, с каждой попыткой выкрутить болтик и поменять прокладку выхлопного коллектора флагмана советского автопрома. Для того, чтобы получить доступ к этому болтику нужно было вытащить из машины двигатель.

Конструкторы мыслят чертежами и сборкой на конвейере. Предусмотреть все сервисные ситуации невозможно. А теперь представим себе подводную лодку, атомный реактор, космическую ракету или металлургический завод. Миллиарды болтиков в самых сложных местах. Выход один - построить, попробовать и если существуют ситуации в которых обслуживание невозможно все переделать.

Вот ровно так до недавнего времени и строились сложные объекты, полагаясь на талант и интуицию конструкторов. Теперь есть варианты.
Айвен Сазерленд. 1965
«Я думаю, что пределом развития дисплея будет комната, в которой компьютер может управлять существованием материи. Стул в такой комнате вполне сгодится для сидения на нём. Наручники, созданные в такой комнате, будут сковывать, а пуля, созданная в такой комнате, будет смертельной». Эта фраза написана в 1965 году. Вы думаете писателем фантастом? Айвеном Сазерлендом, человеком первым построившим шлем виртуальной реальности. Шлем подвешивался на тросике к потолку, чтобы не раздавить оператора. Для моделирования миров Сазерленд за год создал первую программу интерактивной графики, первый непроцедурный язык программирования, первую объектно-ориентированную программную систему. «Ну, я же не знал что это трудно», сказал он журналисту, когда его спросили, как он успел так много за один год.

Сейчас рынок приложений виртуальной реальности превышает 20 млрд. долларов. Впереди, конечно, разработчики видеоигр. В 2012 году Oculus Rift на очки виртуальной реальности на Кикстартере собрали 250 тысяч долларов за 4 часа, миллион долларов за 36 часов, а за пару месяцев два с половиной миллиона долларов. В очках показывали DOOM 3. Как когда-то операционная система UNIX была создана для того, чтобы запустить любимую игру Кена Томпсона Space Travel на машине PDP-7, DOOM запустил эру виртуальной реальности.

Миры в играх создавались в специальных программах, скорее дизайнерами, чем инженерами. С реальным миром их связывали название и фантазии инженеров. В игровой виртуальной реальности можно нарисовать атомный реактор, подводную лодку и выхлопной коллектор автомобиля моего отца. Но на реальные объекты эти сцены похожи так же, как избушка бабушки Красной шапочки похожа на вашу дачу. Презентации для виртуальных экскурсий больших руководителей и сейчас делаются в таких программах. Руководители спрашивают: «И что все будет ровно так?». И им отвечают: «верьте нам, все будет примерно так».
Современные системы автоматического проектирования оперируют не набором линий, то есть не чертежами, а информационными многомерными моделями. Конструктор задает ограничения и технические решения, а программа создает модель учитывая геометрические ограничения, прочностные расчеты, последовательность сборки, свойства материалов, кинематику движений, текстуру и еще не один десяток параметров. Полученные модели можно сразу отправить на станки с программным управлением и в сборочный цех. Но правильнее, прогуляться по своему творению используя системы виртуальной реальности.
После второй мировой войны американцы осознали, что сложность электронных схем растет по экспоненте, а объем головного мозга инженеров не растет вообще. Так появились первые системы автоматического проектирования, а к началу 21 века великое изобретение Франца Кульмана ушло в историю.

САПР и виртуальная реальность, конечно, нашли друг друга. Появился класс программ для компьютеров, которые 3D модели превращали в сцены виртуальной реальности. У таких систем есть ограничения. Это конверторы. Один набор данных они превращают в другой набор данных по заранее созданным правилам. Словари - это тоже конверторы, они проводят один набор данных в другой. А теперь попробуйте самым навороченным словарем перевести выражение Tanks widow. Дословно - танковая вдова. Конвертор при любом переводе часть смысла потеряет. Tanks widow - это женщина, муж которой слишком много играет в World of tanks. В виртуальных сценах тоже есть области, которые невозможно вытащить из систем автоматического проектирования без сложных ухищрений. А иногда и со сложными нельзя.
Вот примерно из этих соображений и появились системы, которые создают виртуальный мир налету, перехватывая изображение, которое система автоматического проектирования отправляет на экран. То есть мы берем набор данных из информационной модели, включая все атрибуты каждой детали, и налету строим виртуальную сцену без преобразования. При таком способе формирования сцены потери данных нет. Все, что создано в информационной модели будет в сцене. Такие системы - это драйвер работающий с видеокартой.
Инженер в комнате виртуальной реальности TechViz
Открываем проект в одной из двухсот совместимых CAD систем. Подключаем виртуальную реальность без конвертации TechViz и оказываемся внутри виртуальной сцены. Мы можем ходить по создаваемой подводной лодке, моделировать штатные и нештатные ситуации, оттачивать эргономику, обсуждать с заказчиком технические решения.

TechViz поддерживает аватары. То есть в виртуальной среде будет перемещаться виртуальный человек с заданным ростом. Пройдет ли этот человек в узкий проход, не ударится ли головой о перекрытие, дотянется ли рукой до нужного выключателя. У этого аватара могут быть реалистичные пальцы для тестирования эргономики рабочего пространства автомобиля или самолета - удобно ли нажимать кнопки, на нужном ли месте подстаканник.
Комната виртуальной реальности - это пять поверхностей, пять стен и пять 3D проекторов, которые отправляют стереоскопическую картинку на каждую из стен. Наблюдатель в стерео-очках входит в комнату, камера считывает его положение, вычисляет стерео-пару изображений для каждой из стен с учетом положения наблюдателя. Перемещение наблюдателя заставляет компьютер пересчитывать картинки в реальном времени. Так формируется виртуальная сцена в теоретическом пределе неотличимая глазом от реальных объектов. В комнату могут войти и несколько человек, но качество картинки будет идеальным только для одного, что не помешает им обсудить технические решения.
Все происходит в реальном времени. Открыли модели в CADe, взяли виртуальный гаечный ключ в реальную руку и попробовали открутить болтик, крепящий выхлопной коллектор. Не получилось. Поправили модели. Изменения тут же появились в виртуальной сцене. Покрутили болтик. Получилось! Вот так мы сэкономили уйму времени исключив процесс прототипирования.

Программное обеспечение TechViz может работать со сценами содержащими более миллиарда поверхностей из одной и даже из нескольких систем автоматического проектирования и помещать внутрь этих сцен несколько аватаров, взаимодействующих друг с другом.

Фармакология почти всегда была мокрым делом: описывались симптомы, интуитивно или случайно подбирались химические вещества, анализировались результаты. Долго, мучительно, дорого. В самом конце двадцатого века появилась "сухая" биология. Компьютер разбирал больной орган на клетки, клетки на атомы. Ученые получили возможность изучить молекулярные механизмы работы больной клетки. Первые исследователи воссоздавали структуру белков, участвующих в патологических процессах с помощью проволочек и пластмассовых шариков.
Молекулы в виртуальной реальности
В 80-х годах Брайен Дрюкер изучал одну из форм лейкемии. В результате ошибки в днк клетка начинала синтезировать энзим, который вызывал взрывное деление соседних клеток. Человек был обречен, 50% пациентов умирали в первый год. Дрюкер, изучив пространственную структуру белка нашел мишень на поверхности клетки и вычислил молекулу, которая предотвращала синтез энзима. Так появился один из первых препаратов полученных методами сухой биологии. Сначала расчеты и визуализация, потом экспериментальное подтверждение.
Рей Бредбери написал рассказ "Вельд". Комната виртуальной реальности создавала сцены из фантазий сестры и брата. Созданные фантазиями 10-летних детишек львы съели родителей маленьких фантазеров. Теперь некому выключать комнату. Рассказ написан в 1950-м году.

"Тишина. Пусто, как на лесной прогалине в знойный полдень. Гладкие двумерные стены. На глазах у Джорджа и Лидии Хедли они, мягко жужжа, стали таять, словно уходя в прозрачную даль, и появился африканский вельд - трехмерный, в красках, как настоящий, вплоть до мельчайшего камешка и травинки. Потолок над ними превратился в далекое небо с жарким желтым солнцем.
_________________
Львы медленно приближались. И Джордж Хедли - в который раз - восхитился гением конструктора, создавшего эту комнату. Чудо совершенства - за абсурдно низкую цену. Всем бы домовладельцам такие! Конечно, иногда они отталкивают своей клинической продуманностью, даже пугают, вызывают неприятное чувство, но чаще всего служат источником забавы не только для вашего сына или дочери, но и для вас самих, когда вы захотите развлечься короткой прогулкой в другую страну, сменить обстановку.
___________________
- А где отец и мать?
Дети обернулись к нему с улыбкой.
- Они сейчас придут.
- Хорошо, уже пора ехать.
Мистер Макклин приметил вдали львов - они из-за чего-то дрались между собой, потом успокоились и легли с добычей в тени деревьев. Заслонив глаза от солнца ладонью, он присмотрелся внимательнее.
Львы кончили есть и один за другим пошли на водопой.
Какая-то тень скользнула по разгоряченному лицу мистера Макклина. Много теней. С ослепительного неба спускались стервятники.
- Чашечку чаю? - прозвучал в тишине голос Венди.
Программное обеспечение TechViz может дать возможность погулять внутри молекулы. Для студентов это наглядное пособие, для ученых возможность глубже понять механизмы работы сложных пространственных структур. Можно вручную приложить молекулу лигант к мишени и понять будет работать препарат или нет. Никакой конвертации, TechViz подключается к родным программам визуализирующим пространственную структуру белка. Вместо структуры белка на вход можно подать массивы Big Data и поискать зависимости и неочевидные связи в массивах, погуляв вокруг трехмерных графиков. Такие исследования очень популярны в социологии, экономике, демографии.
John Deere придумал в 1837 году плуг из полированной стали. Он лучше, чем чугунный резал землю, был легче и точнее. В 1855 году компания Джона Дира продала 10 000 плугов. А сейчас Deere & Company крупнейший в мире производитель сельскохозяйственной техники. Трактор ползет по полю, сеет пшеницу. Полоса, разворот, полоса, разворот. Среднее поле 5000 гектар. Если сократить перекрытие полос с 80 сантиметров до 20, вы сэкономите триста тысяч рублей. На простых квадратных полях используют спутниковую навигацию. Но если на поле растет дерево или протекает ручей, то спутник не поможет. Для точности движения используют метки в кабине и на навесном инструменте. Если метки стоят неудобно, тракторист наклоняет голову, быстро устает и теряет точность. Как выставить метки?
Deere & Company загружают модели в TechViz. На моделях метки. Инженеры ставят настоящее тракторное кресло в кейв, комнату виртуальной реальности, сажают в кресло настоящего тракториста и двигают метки на компьютере так, чтобы настоящему трактористу в настоящем кресле было удобно в виртуальной реальности управлять трактором. Несколько движений мышкой на чертежах и конструкция в виртуальной реальности тут же поменялась. Осталось сделать несколько итераций с трактористами разного роста и разной комплекции, чтобы получить идеальное рабочее место. Deere & Company одна из самых инновационных компаний мира.
ИРИСОФТ. КЕЙСЫ
Малахит
Росатом
Энергия
Конструкторское бюро "Малахит"
Традиционно создание подводной лодки включает в себя сложный процесс макетирования всех ее узлов в огромном столярном цехе. Каждый узел воплощается в габаритную модель из фанеры, досок, растяжек, трубок и трубочек. Оператор заходит в эту модель и пробует работать в штатных и нештатных ситуациях. Все изменения уходят обратно в чертежи и снова возвращаются в виде новых моделей. Цикл длится месяцами и даже годами.

ИРИСОФТ построила в КБ малахит комнату, где в виртуальной реальности создана подводная лодка. От корпуса до каждого винтика. Модель без конвертации грузится прямо из софта инженеров.

Теперь можно выполнять операции на виртуальной модели, тут же вносить изменения в конструкцию и мгновенно пробовать те же операции в новой реальности. Все операции внутри модели транслируются в соседнюю комнату, где сидят представители заказчика, наблюдая за выполнением работ в будущей лодке.

В комнате виртуальной реальности могут одновременно находится несколько человек: заказчик, разработчик, строитель, приемщик. Процесс согласования проекта становится простым, быстрым и удивительно спокойным.

Между разработчиком и строителями лодки устанавливается связь позволяющая дистанционно обсуждать технические проблемы погружаясь в одну и ту же виртуальную реальность - одна команда в КБ, другая на стапеле.

Теперь время и стоимость разработки сократились, а количество ошибок проектирования уменьшилось.

Вместо огромного столярного цеха теперь негромоздкий комплекс виртуальной реальности, а освободившееся место превратилось в роскошную библиотеку и зону отдыха.
Корпорация "Росатом"
Тендеры на строительство атомных электростанций требуют максимально наглядных презентаций технических и архитектурных решений. ИРИСОФТ вместе с сотрудниками корпорации "Росатом" используют мобильный комплекс виртуальной реальности. Все оборудование помещается в чемодан привозится к заказчику объекта, комната виртуальной реальности разворачивается в помещениях заказчика за несколько десятков минут и рабочие чертежи превращаются в почти реальный объект по которому можно водить многолюдные экскурсии.

Программное обеспечение позволяет налету интегрировать в виртуальную среду чертежи из различных систем автоматического проектирования. Традиционня просьба заказчика во время таких экскурсий звучит так: "А можно вот сюда поставить мое оборудование, я хочу посмотреть, как оно будет смотреться внутри вашей станции". Конечно можно, драйвер TechViz работает с двумя сотнями различных систем и может помещать внутрь сцены объекты из разных систем.

При реконструкции старых объектов система позволяет ввести в модель результаты реальных обмеров объектов и наглядно показать разницу между чертежами и физическими объектами. Это используется и для уточнения устаревших чертежей и для авторского надзора на этапе строительства.
Ракетно-космическая корпорация "Энергия"
Проектирование космического корабля - это борьба за кубические сантиметры пространства.

Использование комнаты виртуальной реальности позволило сэкономить 80 литров полезного пространства. Это как два огромных рюкзака.

В комнате виртуальной реальности установлены настоящие кресла космонавтов. Космонавты с разной комплекцией, разным ростом и разной длиной рук усаживаются в кресла и пробуют самые операции с оборудованием станции. На экраны виртуальных мониторов и на шкалы приборов выводится настоящая информация от систем будущей станции.

Изменения из чертежей мгновенно возвращаются назад в комнату. Таким образом можно методом проб и ошибок быстро подобрать конфигурацию оборудования, занимающую минимальный объем и максимально удобную с точки зрения эргономики. Типичная просьба космонавтов: "Подвиньте вон тот индикатор, я его не вижу без перемещения головы".

Проведя несколько минут в виртуальной модели станции космонавты регулярно пытаются положить свой мобильный телефон на виртуальную полочку: "Ой, упал".
«Шедевры из крупиц»: пять красивых мозаичных панно на домах Петербурга Маленький замок у «Чёрной речки»: история дачи Салтыковой в Петербурге Побег из «Крестов» и помощь бедным: Лёнька Пантелеев, самый разыскиваемый преступник Петрограда Топ-5 самых высоких колёс обозрения в Петербурге
Что такое северный модерн и где найти его примеры в Петербурге Музей, зал и «Ленинградское дело»: Дом офицеров на Литейном Филадельф Бажанов: история взлёта и падения Иоанновский мост: самый старый в Петербурге
Топ-7 барбершопов Петербурга: цены и отличия «Петербургские повести»: места Гоголя в Петербурге Особняк Кельха: безумная роскошь и безумная судьба её владельцев Шесть самых красивых дворцов Петербурга: их краткая история и особенности

 
Made on
Tilda