Modellazione applicata alla realtà virtuale: principio di funzionamento

La modellazione 3D consente di simulare un ambiente (o un oggetto) il più possibile simile alla realtà, utilizzando un software dedicato. Permette di personalizzare l’esperienza di realtà virtuale. I modelli vengono visualizzati con una cuffia per la realtà virtuale. Le cuffie VR collegate a un computer funzionano tramite un’applicazione. Gli occhiali per la realtà virtuale Oculus Rift e gli occhiali HTC Vive Focus VR sono essenziali per l’uso professionale dei modelli virtuali. Le cuffie VR come Meta/Oculus Quest o Samsung Gear VR, che possono essere utilizzate con Playstation VR, sono progettate principalmente per i videogiochi. La modellazione presenta una serie di vantaggi rispetto alla fotografia vera e propria (foto o video):

• personalizzazione totale dell’ambiente immersivo;
• l’ambiente virtuale è animato e l’utente può interagire con esso;
• L’esperienza immersiva può basarsi su un ambiente esistente o immaginario (visualizzazione di un processo industriale o di un edificio prima della sua installazione).

Combinata con la realtà virtuale, offre tre grandi vantaggi alle aziende.

– Presentazione più semplice dei progetti

Più precisa degli schizzi 2D o dei modelli fisici, la VR facilita la progettazione e la comunicazione di un progetto. Grazie all’immersione totale, la modellazione 3D in VR consente di prevedere un’ampia gamma di risultati.

– Possibili esperimenti innovativi

La combinazione di modellazione e realtà virtuale apre nuove possibilità di esplorazione dei modelli. È anche più facile modificare le simulazioni virtuali, che vengono immediatamente salvate nel software di progettazione. La VR permette anche di condividere uno spazio di lavoro. Ogni membro del team di progetto può accedere al modello virtuale per apportare le modifiche che desidera. Per fare un ulteriore passo avanti, la collaborazione può avvenire contemporaneamente con partecipanti di sedi diverse, come se stessero lavorando fianco a fianco. Un fornitore può facilmente mostrare il progetto al cliente, che fornisce un feedback in tempo reale mentre è immerso nell’immagine virtuale.

– Ripetizione del modello

Ogni unità (ambiente, oggetto) può essere modellata con i propri parametri unici nell’universo virtuale. La progettazione è una fase importante della produzione. Il primo rendering viene raramente mantenuto, perché ci sono molte modifiche nel corso del processo prima che il prodotto finito venga convalidato: la modellazione fisica o i disegni 2D significano che tutto deve essere rifatto al minimo cambiamento. Grazie alla modellazione VR, è possibile duplicare i modelli all’infinito e apportare modifiche in modo rapido, senza dover sostenere troppi costi aggiuntivi.

Realtà virtuale e modellazione 3D: alcune applicazioni

L’esperienza virtuale ha conquistato i produttori, che la considerano un modo per migliorare le proprie prestazioni e, in ultima analisi, l’esperienza del cliente. La VR offre anche una nuova esperienza ai dipendenti dotati di cuffie. Modelli virtuali nel settore medico L’uso della realtà virtuale in ambito sanitario è una delle innovazioni degli ultimi anni. La creazione di un modello tridimensionale offre una visione immersiva del corpo del paziente prima di un’operazione, ad esempio. La modellazione abbinata alla VR può facilitare una rappresentazione accurata e personalizzata del tumore del paziente, ricostruito da scansioni. La rappresentazione virtuale del corpo aiuta il personale medico a determinare una strategia di trattamento visualizzando diversi scenari chirurgici. Immersione totale in una fabbrica virtuale Quando si creano, si espandono o si aggiungono macchine a un’area industriale, si può ricorrere alla modellazione per considerare i diversi scenari del sistema:

• quali sono i flussi umani e materiali ;
• mettere in pratica i processi ;
• quale sarà la procedura di manutenzione nella nuova configurazione…

In questo modo, l’operazione finale viene analizzata prima di intraprendere qualsiasi lavoro costoso. Visualizzazione scientifica nel settore energetico Per gli operatori del settore energetico, al modello virtuale può essere aggiunto un livello animato di visualizzazione scientifica. I risultati delle simulazioni possono fornire una serie di informazioni:

• simulazione del movimento del fluido in un tubo ;
• analisi strutturale: deformazioni e sollecitazioni su un’entità ;
• vibrazioni di un insieme o di un sottoinsieme in funzione ;
• dati acustici ;
• analisi strutturale…

I dati generati dalla simulazione virtuale forniscono una visione a monte di come verrà utilizzato un sistema, per evitare di danneggiarlo con potenziali errori di progettazione.

Caso di studio: VR ed energia nucleare, il progetto ITER

ITER è un reattore termonucleare sperimentale internazionale attualmente in costruzione nel sito di Saint-Paul-lez-Durance. Per questo progetto, la tecnologia della realtà aumentata (AR) viene utilizzata insieme alla modellazione. La realtà aumentata consiste nel sovrapporre al mondo reale immagini generate dal computer. A differenza della realtà virtuale, il mondo reale fa parte della visione dell’utente. Gli elementi vengono aggiunti all’ambiente reale per migliorare l’esperienza dell’utente e riempire il campo visivo. La realtà aumentata è associata alla realtà virtuale, ma è definita come realtà mista. Nel caso di ITER, la realtà aumentata viene utilizzata per esplorare, analizzare e valutare il futuro ambiente di lavoro. Grazie all’ologramma proiettato sulla retina dell’occhio, gli operatori possono camminare nell’ambiente affollato e sperimentare le sfide che potrebbero incontrare. L’AR viene utilizzata per due applicazioni:

• Posizionare virtualmente i modelli dei componenti effettivi ricevuti dai fornitori per verificarne la corrispondenza prima dell’installazione.
• Simulare l’attività di manutenzione nel contesto: flussi di personale, accessibilità, ecc.

  Come funziona?

1. Vengono modellati i modelli 3D dei vari componenti del sistema.
2. Grazie agli occhiali per la realtà aumentata HoloLens di Microsoft, gli utenti possono muoversi nell’ambiente virtuale e il display segue i movimenti dello sguardo nella situazione virtuale.
3. Utilizzando una tavoletta fittizia, come un joystick, possono interagire con l’ambiente virtuale, aprendo e posizionando porte e installando apparecchiature.

La realtà aumentata è stata utilizzata anche per condividere con i dirigenti dell’azienda la configurazione fisica e le condizioni di lavoro di ogni persona nell’ambiente futuro. La realtà aumentata è stata implementata per ITER, ma l’idea è di estenderne l’uso all’intero progetto per ottimizzare il lavoro sul reattore. La tecnologia AR permette di presentare la realtà prima che esista. La modellazione in realtà virtuale non è solo per l’intrattenimento e i videogiochi, ma viene utilizzata anche in un’ampia gamma di settori industriali. Il suo utilizzo richiederà ai dipendenti una formazione sull’uso delle cuffie VR. Questa tecnologia immersiva facilita la comprensione di sistemi complessi e l’analisi di problemi attraverso la simulazione di elementi virtuali. Immerge i dipendenti in un tour immersivo di un sito o nell’osservazione di oggetti virtuali grazie a occhiali con lenti speciali. L’utente vede la realtà in modo diverso. La modellazione virtuale migliora la comunicazione tra i collaboratori durante i progetti, rendendo più efficiente il processo decisionale. Grazie alla visualizzazione reale, è possibile apportare rapidamente modifiche e correzioni al progetto. Ciò consente di risparmiare sui costi, per cui il prezzo delle apparecchiature di realtà virtuale si ammortizza rapidamente. Con lo sviluppo del Metaverso, la realtà virtuale è destinata a svolgere un ruolo sempre più importante nelle aziende!