Angewandte Modellierung in der virtuellen Realität: Funktionsprinzip

Die 3D-Modellierung ermöglicht es, eine Umgebung (oder ein Objekt) mithilfe spezieller Software so realitätsnah wie möglich zu simulieren. Sie ermöglicht die Personalisierung des Virtual-Reality-Erlebnisses. Die Modelle werden mithilfe eines Virtual-Reality-Headsets visualisiert. Das VR-Headset in Verbindung mit einem Computer funktioniert über eine Anwendung. Die Virtual-Reality-Brille Oculus Rift und die VR-Brille HTC Vive Focus sind ein Muss für den professionellen Einsatz von virtuellen Modellen. Wo ein VR-Headset vom Typ Meta/Oculus Quest oder Samsung Gear VR, das mit einer Playstation VR verwendet werden kann, in erster Linie für Videospiele konzipiert ist. Die Modellierung hat im Vergleich zur realen Aufnahme (Foto oder Video) mehrere Vorteile:

• mögliche vollständige Personalisierung der immersiven Umgebung ;
• die virtuelle Umgebung animiert ist und der Nutzer mit ihr interagieren kann ;
• Die immersive Erfahrung kann auf einer bestehenden oder imaginären Umgebung basieren (ermöglicht die Visualisierung eines industriellen Prozesses oder eines Gebäudes vor dessen Errichtung).

Gekoppelt mit der virtuellen Realität bietet sie drei große Vorteile für Unternehmen.

– Einreichen von Projekten leicht gemacht

VR ist genauer als 2D-Skizzen oder physische Modelle und erleichtert die Entwurfsphase eines Projekts und seine Kommunikation. Durch das völlige Eintauchen in die Welt der 3D-Modelle in VR können verschiedene Ergebnisse antizipiert werden.

– Mögliche innovative Experimente

Die Kombination von Modellierung und virtueller Realität gewährt neue Möglichkeiten zur Erforschung von Modellen. Außerdem ist es einfacher, virtuelle Simulationen zu bearbeiten, die sofort in der Designsoftware gespeichert werden. VR ermöglicht auch das Teilen eines Arbeitsbereichs. Jeder Projektmitarbeiter kann auf das virtuelle Modell zugreifen und dort die gewünschten Änderungen vornehmen. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, kann die Zusammenarbeit gleichzeitig mit Sprechern an verschiedenen Orten erfolgen, als ob sie nebeneinander säßen. Ein Anbieter kann dem Kunden problemlos das Design zeigen, und dieser gibt ihm in Echtzeit Feedback, während er in die virtuelle Bildwelt eintaucht.

– Wiederholung von Mustern

Jede Einheit (Umgebung, Objekt) kann mit ihren einzigartigen Parametern in der virtuellen Welt modelliert werden. Die Gestaltung ist ein nicht zu unterschätzender Schritt in der Produktion. Das erste Rendering wird selten beibehalten, während des gesamten Prozesses vor der Freigabe des fertigen Produkts werden zahlreiche Änderungen vorgenommen: Bei der physischen Modellierung oder der 2D-Zeichnung muss bei der kleinsten Änderung alles neu gemacht werden. Dank der VR-Modellierung ist es möglich, Modelle unendlich oft zu vervielfältigen und Änderungen schnell vorzunehmen, ohne allzu viele zusätzliche Kosten zu verursachen.

Virtuelle Realität und 3D-Modellierung: einige Anwendungen

Das virtuelle Erlebnis hat die Industrie erobert, die darin ein Mittel zur Verbesserung ihrer Leistung und letztlich auch des Kundenerlebnisses sieht. VR vermittelt auch den mit einem Headset ausgestatteten Mitarbeitern eine neue Erfahrung. Virtuelles Modell im medizinischen Bereich Virtuelle Realität im Gesundheitswesen einzusetzen, ist die Innovation der letzten Jahre. Die Erstellung eines dreidimensionalen Modells ermöglicht eine immersive Visualisierung des Körpers eines Patienten, z. B. vor einer Operation. Die Modellierung in Verbindung mit VR kann die genaue und individuelle Darstellung des Tumors eines Patienten, der anhand von Scans rekonstruiert wurde, erleichtern. Die virtuelle Darstellung des Körpers hilft dem medizinischen Personal durch die Visualisierung verschiedener operativer/chirurgischer Szenarien bei der Festlegung einer Behandlungsstrategie. Vollständiges Eintauchen in die virtuelle Fabrik Bei der Schaffung, Erweiterung oder Hinzufügung von Maschinen in einem Industriepark hilft die Modellierung, verschiedene Szenarien des Systems zu betrachten:

• welche Menschen- und Materialströme es gibt ;
• Umsetzung der Prozesse in die Praxis ;
• wie das Wartungsverfahren in der neuen Konfiguration aussehen wird…

So wird die endgültige Funktionsweise analysiert, bevor mit teuren Arbeiten begonnen wird. Wissenschaftliche Visualisierung im Energiesektor Für Akteure im Energiesektor kann das virtuelle Modell um eine animierte Überlagerung der wissenschaftlichen Visualisierung ergänzt werden. Diese Simulationsergebnisse können verschiedene Informationen liefern:

• Simulation der Bewegung einer Flüssigkeit in einer Leitung ;
• Strukturanalyse: Verformungen und Spannungen auf einer Einheit ;
• Vibrationen einer Baugruppe oder Unterbaugruppe im Betrieb ;
• akustische Daten ;
• Strukturanalyse…

Die aus der virtuellen Simulation gewonnenen Daten bieten einen Blick im Voraus auf die Nutzung eines Systems, um zu verhindern, dass es durch potenzielle Konstruktionsfehler beschädigt wird.

Fallstudie : VR und Atomkraft, das ITER-Projekt

Der ITER ist ein internationaler thermonuklearer Versuchsreaktor, der derzeit am Standort Saint-Paul-lez-Durance gebaut wird. Bei diesem Projekt ist es die Technologie der erweiterten Realität (AR), die mit der Modellierung gekoppelt ist. Bei einem Augmented-Reality-Erlebnis wird die reale Welt durch computergenerierte Bilder überlagert. Anders als bei der virtuellen Realität ist die reale Welt Teil der Vision des Nutzers. Die Elemente werden der realen Umgebung hinzugefügt, um die Nutzererfahrung zu verstärken und das Sichtfeld des Nutzers zu füllen. Wenn Augmented Reality mit Virtual Reality in Verbindung gebracht wird, wird sie als Mixed Reality definiert. Im Fall von ITER dient die erweiterte Realität dazu, die zukünftige Arbeitsumgebung zu erkunden, zu analysieren und zu bewerten. Mithilfe eines Hologramms, das auf die Netzhaut des Auges projiziert wird, können die Bediener in der gefüllten Umgebung herumlaufen und die Herausforderungen erleben, denen sie begegnen könnten. AR wird für zwei Anwendungen genutzt:

• Platzieren Sie virtuell die Modelle der tatsächlichen Komponenten, die Sie von den Lieferanten erhalten haben, um die Übereinstimmung vor der Installation zu überprüfen.
• Simulieren Sie die Wartungsaktivität im Kontext: Personalfluss, Erreichbarkeit…

  Wie funktioniert das?

1. Es werden 3D-Modelle der verschiedenen Systemkomponenten modelliert.
2. Mithilfe einer Augmented-Reality-Brille, HoloLens von Microsoft, kann sich der Nutzer durch den virtuellen Ort bewegen, die Visualisierung folgt seinen Blickbewegungen in der virtuellen Situation.
3. Mit einem fiktiven Tablet, das wie ein Controller aussieht, kann er mit der virtuellen Umgebung interagieren: Türen öffnen und positionieren, Geräte installieren.

Augmented Reality wurde auch eingesetzt, um die physische Konfiguration und die Arbeitsbedingungen jeder Person in der zukünftigen Umgebung mit der Unternehmensleitung zu teilen. Für ITER wurde Augmented Reality implementiert, die Idee wird jedoch sein, ihre Nutzung auf das gesamte Projekt auszuweiten, um die Eingriffe am Reaktor zu optimieren. Die Realität zu präsentieren, bevor sie existiert, ist mit der AR-Technologie möglich geworden. Die auf die virtuelle Realität angewandte Modellierung ist nicht nur der Unterhaltung und den Videospielen vorbehalten, sondern findet auch in vielen Industriezweigen ihren Platz. Ihre Nutzung wird eine Schulung der Beschäftigten im Umgang mit VR-Headsets erfordern. Diese immersive Technologie erleichtert das Verständnis komplexer Systeme und damit die Analyse von Problemen durch die Simulation virtueller Elemente. Sie lässt die Beschäftigten in einen immersiven Rundgang durch einen Ort eintauchen oder mithilfe von Brillen mit speziellen Linsen virtuelle Objekte betrachten. Der Nutzer betrachtet die Realität auf eine andere Art und Weise. Die virtuelle Modellierung verbessert die Kommunikation zwischen den Mitarbeitern bei Projekten, wodurch die Entscheidungsfindung effizienter wird. Dank der Visualisierung in realen Situationen sind Neuanpassungen und Korrekturen an Projekten schnell möglich. Dadurch werden Kosten eingespart, sodass sich der Preis für die Virtual-Reality-Ausrüstung schnell amortisiert. Mit der Entwicklung des Metaversums wird Virtual Reality in den Unternehmen immer mehr an Bedeutung gewinnen!