Ввод 3D-данных в Unity Industry с помощью Pixyz

Ввод 3D-данных для погружения в атмосферу с помощью Unity Industry и Pixyz

Получите свой экземпляр аналитической записки сайта engineering.com, подготовленной по заказу Unity: Получение и использование данных CAD для 3D в режиме реального времени.

Введение: Почему 3D в реальном времени?

Все больше производителей обращаются к 3D в реальном времени, чтобы максимально использовать преимущества Индустрии 4.0 и сохранить конкурентное преимущество на рынке. Она становится бесценной технологией на всех этапах рабочего процесса - от разработки продукта до оптимизации работы заводского цеха, обучения, маркетинга и многого другого.

Неудивительно, что ведущие платформы для разработки 3D в реальном времени, такие как Unity Ads, берут свое начало в игровом сообществе: опыт взаимодействия с динамичной 3D-средой, которая адаптируется к вводимым данным в режиме реального времени, так же полезен для инженера, как и для геймера, с дополнительным преимуществом для инженера - разработкой реального продукта, который можно вывести на рынок.

Развертывание 3D-приложений в режиме реального времени может принести реальные выгоды производителям. К ним относятся ускорение сроков проведения исследований и разработок, снижение зависимости от дорогостоящих физических прототипов, выявление и устранение недостатков конструкции на более ранних этапах производственного цикла, обеспечение возможности обучения автоматизированных систем в симулированных условиях, внедрение более эффективных решений для обучения работников и более эффективное взаимодействие с клиентами.

К счастью, для многих производителей интегрировать 3D в реальном времени в свою деятельность проще, чем можно было бы ожидать. У них уже есть большая часть данных, необходимых для создания захватывающих, убедительных и интерактивных 3D-проектов в реальном времени - они хранятся в существующих файлах автоматизированного проектирования (CAD). Программный пакет Unity Industry, включающий Pixyz для оптимизации данных и платформу Unity для разработки 3D-приложений в режиме реального времени, позволяет собрать и синтезировать богатые и сложные данные из этих файлов CAD и представить их в интерактивном, интуитивно понятном виде.

В этом документе рассказывается о том, как 3D в реальном времени может принести пользу инженерам и производителям, позволяя им использовать данные САПР в новых трансформационных целях. В ней подробно рассказывается о том, как правильное программное обеспечение может решить проблему ввода данных и как данные САПР могут стать основой 3D-приложений в режиме реального времени для обучения, совместной работы и цифрового маркетинга.

Ввод данных САПР для 3D в режиме реального времени

Инженеры уже используют технологии САПР в качестве инструментов визуализации. Такие приложения для проектирования, как Catia, SolidWorks и Fusion 360, представляют собой высокопроизводительные программные продукты, позволяющие производителям создавать подробные, точные и сложные трехмерные проекты реальных компонентов. Эти богатые данными файлы проектирования в основном предназначены для использования в производственных инструментах, таких как станки с ЧПУ и 3D-принтеры, для изготовления изделий.

Однако уровень точности инструментов CAD может оказаться слишком сложным для 3D-приложений, работающих в режиме реального времени. В отличие от более художественных моделей, модели CAD часто настолько детальны, сложны и насыщены данными, что их невозможно плавно визуализировать без ущерба для производительности 3D-среды в реальном времени - то есть без оптимизации. 3D-платформы в реальном времени позволяют создавать впечатления, в которых сложность и детализация обычно важнее оперативности и быстрого реагирования.

Но это не значит, что производители должны начинать с нуля при разработке 3D-приложений в режиме реального времени - совсем наоборот. Имеющиеся файлы САПР - это богатое хранилище данных, которые можно использовать для создания впечатляющих 3D-проектов. Ключевым моментом в использовании этих данных является получение и оптимизация данных CAD для использования в среде реального времени. Этот процесс превращает сложные 3D-модели в легкие представления, подходящие для всех видов вычислительных устройств и возможностей, от смартфонов до гарнитур виртуальной реальности (AR & VR).

Без соответствующих инструментов оптимизация данных CAD для использования в 3D в режиме реального времени - утомительный и очень сложный процесс. Без этих инструментов дизайнерам приходится вручную объединять вершины, удалять грани и воссоздавать отдельные части своих моделей, чтобы найти идеальный баланс между точностью и оперативностью для 3D в реальном времени. Но чтобы достичь этого баланса гораздо проще, производители могут обратиться к решениям по оптимизации данных, таким как Pixyz, которая имеет специально разработанные инструменты, позволяющие импортировать модели CAD и уменьшить их сложность, плотность и размер файлов, сохраняя при этом точность и качество для 3D-приложений в режиме реального времени.

Pixyz получает данные о параметрических поверхностях (NURBS) из файлов САПР и преобразует их в полигональные сетки, используемые в Unity и других 3D-платформах реального времени.

"Pixyz - лучший в своем роде инструмент для преобразования NURBS-данных в полигоны", - рассказал сайту engineering.com Марк Шеннагель, менеджер по техническому маркетингу Unity. "Игровые движки всегда имели дело с полигонами, в то время как САПР всегда занималась созданием бесконечно гладких поверхностей для производства. Это два совершенно разных мира. Что у Pixyz получается замечательно, так это соединять эти два мира".

Pixyz поддерживает около 40 форматов файлов САПР, среди которых самые популярные приложения для проектирования, такие как SolidWorks, Revit, Creo и NX. Собственные алгоритмы оптимизации CAD-моделей Pixyz позволяют генерировать текстурированные прокси-сетки, удалять скрытые сетки, которые не будут отображаться в 3D в реальном времени, а также объединять и восстанавливать сетки во время конвертации. Кроме того, уровень детализации и количество полигонов можно регулировать вручную или оптимизировать автоматически.

"Я настоятельно рекомендую производителям и инженерам включать Pixyz в свои рабочие процессы. Это позволяет им генерировать тесселированные данные с разным уровнем качества, чтобы удовлетворить различные потребности", - рассказал Франц Ласорн сайту engineering.com.

Ласорн, соучредитель компании Visionaries 777, специализирующейся на создании расширенного потребительского опыта с помощью технологий расширенной реальности, объяснил еще один бонус. "Такой подход упрощает обмен тесселированными данными с внешними поставщиками, избавляя их от необходимости предоставлять конфиденциальные данные САПР", - говорит он.

Хотя эти оптимизированные модели невероятно полезны во многих сценариях, они становятся еще более мощными, когда их переносят в движок визуализации, такой как Unity. В Unity эти модели превращаются из технических представлений в потрясающие визуализации продуктов и сцены, которые можно разрабатывать как приложения и использовать для различных целей.

3D в реальном времени: Изменения в отраслях промышленности

3D-приложения в реальном времени оказываются чрезвычайно полезными для инженеров и производителей в различных отраслях промышленности. Приведенные ниже примеры использования демонстрируют, как технология может быть использована для повышения эффективности обучения и руководства, служить инструментом совместной работы для удаленных сотрудников и преобразовывать маркетинг с помощью интерактивных конфигураторов продуктов.

Обучение и сопровождение

"Видеть перед собой информацию, представленную визуально, в контекстуальном виде, - это отличный способ учиться или ориентироваться при выполнении конкретной задачи", - сказал Скотт Монтгомери, генеральный директор Scope AR, сайту engineering.com. Scope AR предоставляет масштабируемое решение для создания контента дополненной реальности (AR) для обучения, производства и технического обслуживания в аэрокосмической и оборонной промышленности и других отраслях.

Для Scope AR Pixyz является важным инструментом в процессе создания обучающего и методического контента, который может быть перенесен в 3D-модель для создания индивидуальных процедур. Затем этот контент может быть передан в облако и загружен на различные устройства, такие как телефоны, планшеты или гарнитуры.

"Почти у каждого производителя есть набор бумажных инструкций, в которых работник может узнать, как выполнить ту или иную задачу, - говорит Монтгомери. "Но человеческий разум несовершенен, даже в тот короткий промежуток времени, который проходит между чтением инструкций и выполнением задания. Человек может неправильно истолковать инструкцию или забыть какой-то шаг. Видеть эти инструкции в полном 3D перед собой во время выполнения задания - значит исключить эти ошибки и повысить способность работников правильно и эффективно выполнить задачу".

Skanska, одна из крупнейших строительных компаний в мире, обратилась к Unity для разработки программы обучения по технике безопасности, чтобы дать работникам возможность лучше понимать динамические и невидимые риски. Цель: снизить количество несчастных случаев и создать более безопасные строительные площадки.

С помощью 3D в режиме реального времени можно подвергать работников "риску" в смоделированной среде, не подвергая их опасности. Такое обучение может быть гораздо более эффективным для создания позитивных изменений в поведении, чем обсуждение того же сценария в зале заседаний. Skanska сотрудничала с компанией OutHere, разрабатывая виртуальные сценарии, в которых работникам придется решать реальные задачи, ставя их в ситуации, заставляющие принимать правильные решения в реальном времени, и ощущать последствия этих решений, правильных или неправильных. Этот вид виртуального обучения позволяет задействовать эмоции работников, давая им реалистичное ощущение того, что вот-вот произойдет несчастный случай, но при этом не подвергая их опасности.

Как 3D в реальном времени открывает возможности для сотрудничества

Одно из самых интригующих применений 3D-технологии в реальном времени - это разработка технологий расширенной реальности (XR). Инженеры и дизайнеры начали использовать этот вариант для виртуального анализа проектов и совместной работы удаленных команд.

3D-платформы в реальном времени, такие как Unity, позволяют работнику в одном городе заглянуть внутрь компонента, изготовленного на другом конце страны, одновременно с коллегой на другом континенте. Они могут встретиться в общем виртуальном пространстве, чтобы прогуляться по 3D-модели турбины и вместе устранить неполадки.

Unity увидела, как ее платформа привела к демократизации доступа к данным, позволив большему числу людей просматривать ту информацию, которая обычно была доступна лишь некоторым влиятельным пользователям. А с увеличением количества пользователей появляется больше возможностей для совместной работы в общем виртуальном пространстве в режиме реального времени.

"В настоящее время, чтобы получить доступ к данным САПР, нужно обратиться к человеку с достаточно хорошим CAD-компьютером", - сказал Мэтью Саттон, менеджер по разработке решений в Unity, в интервью сайту engineering.com. "Unity дает возможность пользователям всего бизнеса получить доступ к данным САПР и увидеть их в контексте".

Возможность совместной работы сотрудников всех подразделений для анализа данных - одна из причин, по которой администрация аэропорта Ванкувера объединилась с Unity для создания первого в Северной Америке цифрового 3D-двойника аэропорта в режиме реального времени.

Международный аэропорт Ванкувера (YVR) использует этого цифрового двойника для получения данных в режиме реального времени и исторических данных, чтобы отображать важную информацию в реальном времени, как в 2D, так и в 3D среде. Благодаря инструменту ситуационной осведомленности, интегрированному с цифровым двойником, сотрудники лучше понимают сложные операции аэропорта. Этот инструмент отслеживает все: от аномалий в данных до потенциальных ситуаций безопасности, от перемещения пассажиров до погоды и выбросов углекислого газа.

В результате сотрудники могут принимать решения на основе данных и более эффективно сотрудничать между собой, выполняя различные функции и работая на обширной территории аэропорта: от службы безопасности до розничной торговли, от перевозок до обслуживания клиентов. Сотрудники аэропорта могут реагировать на динамичные ситуации благодаря улучшенной ситуационной осведомленности, которая меняется в режиме реального времени.

Конфигураторы продуктов в реальном времени для иммерсивного маркетинга

3D в реальном времени открывает новые возможности для взаимодействия производителей со своими клиентами, позволяя компаниям продвигать свою продукцию на рынок инновационными способами и предоставляя потребителям больше возможностей для индивидуальной настройки своих покупок.

"Вы берете сложные инженерные данные, ориентированные на реальный мир, и визуализируете их, чтобы вывести продукт на рынок", - говорит Шоннагель. "Именно здесь и возникает Unity. Нас не волнуют физические свойства вашего здания; мы заинтересованы в том, чтобы полигоны выглядели реальными, чтобы вы могли продвигать здание в различных средах".

Например, Unity работала с компанией AGCO, производителем сельскохозяйственной техники, над созданием удостоенного наград 3D Product Advisor, конфигуратора продуктов, который позволяет фермерам самостоятельно ориентироваться при покупке. С помощью пошагового интерактивного опыта фермер проходит через процесс принятия решений, чтобы определить свои потребности: какой вид сельского хозяйства он ведет, какой тип земли и размер участка, а также другие важные факторы. Советник по продуктам рекомендует продукт и позволяет фермеру создать виртуальную 3D-машину, готовую к заказу. Фермер может поместить машину в свою виртуальную сельскохозяйственную среду и даже создать цифрового двойника, который будет отслеживать данные о работе машины и оказывать послепродажную поддержку.

"Трактор может состоять из 800 отдельных STEP-файлов, каждый из которых содержит тысячи компонентов, - говорит Шоннагель. "Мы конвертировали все файлы с помощью сценарного процессора Pixyz. Из сложных тяжелых данных САПР нам удалось грамотно удалить множество данных, которые оставляют инженеры, например строительные линии и различные плоскости".

Оставшиеся данные были оптимизированы для использования в приложении, похожем на конфигуратор, которое автоматизировало 70-80 процентов этих данных для использования клиентом, а Unity доработала оставшиеся данные для использования клиентом.

Компания Brose Group, глобальный поставщик решений для интеллектуальной мобильности, также использует Unity для оптимизации своих усилий по созданию контента и маркетингу.

Компания Brose сотрудничала с Visoric, специализирующейся на 3D-технологиях в режиме реального времени, чтобы перенести свой обширный каталог, включающий более 260 различных продуктов, в 3D-среду в режиме реального времени. К ним относятся CAD-файлы, созданные в Catia, которые Pixyz в сочетании с другим программным обеспечением преобразовывала в настраиваемые 3D-активы в режиме реального времени.

Имея всю библиотеку продуктов на платформе Unity, Brose может быстро развернуть эти активы для целей маркетинга и продаж. Виртуальный шоу-рум Brose позволяет клиентам детально изучить продукцию, например, автомобильные компоненты, или увидеть их в контексте автомобиля в целом.

"Пройдет немного времени, и все известные бренды будут представлять в цифровом виде весь свой ассортимент продукции, позволяя пользователям знакомиться с ней в режиме реального времени в 3D на простой веб-странице", - прогнозирует Ласорн из Visionaries 777.

Заключение: Начало работы с 3D в реальном времени

Для инженеров и производителей, ищущих новые способы визуализации данных своей компании и взаимодействия с клиентами, 3D в реальном времени еще никогда не была такой привлекательной технологией. С помощью легкодоступных инструментов эти компании могут использовать имеющиеся у них библиотеки CAD-моделей для быстрой разработки 3D-приложений в режиме реального времени и начать изучать их преимущества для проектирования и совместной работы над продуктами, обучения и руководства, маркетинга и многого другого.

Саттон рекомендует любознательным инженерам загрузить Unity и Pixyz и начать работу с уже знакомого им продукта САПР. "Загрузите фрагмент CAD-данных, расположите его в сцене и просто прогуляйтесь вокруг него. Это очень просто". Новые пользователи, которые могут чувствовать себя немного запуганными, могут воспользоваться обширным обучающим контентом, который предоставляет Unity.

Инженеры должны сделать эти первые шаги как можно скорее, поскольку 3D в реальном времени быстро набирает популярность и становится конкурентным преимуществом. Например, недавно был выпущен Apple Vision Pro - пространственный компьютер, который обещает органично сочетать цифровой контент с физическим пространством пользователя. Unity только что объявила о поддержке visionOS, которая включает шаблоны, примеры и другие ресурсы для разработчиков. Не забывайте, что это лишь одно из множества устройств - как современных, так и будущих, - созданных для работы с 3D в реальном времени.

Инженеры - прирожденные 3D-визуализаторы, но 3D в реальном времени может как расширить их ментальные модели, так и помочь им лучше общаться с коллегами, клиентами и общественностью.