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NX VR虛擬現實設計評審

供稿:北京迪基透 2020/5/20 16:16:08

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  • 關鍵詞: NX VR虛擬 虛擬現實
  • 摘要:虛擬現實設計審查通過集成的沉浸式3D環境進行檢查和設計審查,NX上的虛擬現實技術使用戶可以從一個全新的角度審查其設計。

1.   前言

 

市場對工程產品的需求更快,因此不能等待過去的周期性設計過程。相反,行業正在轉向協同設計和跨學科團隊。當這些團隊合作時,工程CAD工具在概念化和驗證設計中起著至關重要的作用。由于具有挑戰性的界面和過多的功能,這些工具需要大量的用戶投資才能掌握。嚴峻的挑戰常常使團隊成員無法使用這些工具來探索替代方案。

 

虛擬現實設計審查通過集成的沉浸式3D環境進行檢查和設計審查,將您的設計的真實性提升到一個全新的水平。您將擁有簡化的工作流程,可以使您更好地理解和交流身臨其境的3D環境的數字孿生模型。這將意味著更少的分析周期,并將更快的產品推向市場。

 

NX上的虛擬現實技術最初是在2017年前向公眾展示的,它使用戶可以從一個全新的角度審查其設計。允許他們與零件交互,修改,測量,剖切零件,并最終以完整比例看到數字孿生。您可以一鍵單擊即可直接進入NX虛擬世界,而無需導出數據。

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2.   虛擬現實的好處

 

在許多復雜的工業設計中,3D建模已經是業界必須實現的設計過程,傳統的操作過程是利用計算器屏幕顯示3D模型,通過鼠標進行透視轉換。這樣的審查與實際情況可能會有很大的偏差。如果沒有及時發現設計缺陷,只有在進行生產后才發現,則會帶來很多額外的生產成本。相比之下,使用VR技術將3D產品模型作為虛擬原型導出可以改變這種傳統的設計審查流程,從而快速實現糾錯并改善產品體驗。

 

在VR系統顯示下的3D產品模型轉化為虛擬原型的優勢包括:

  • 3D實時1:1沉浸式體驗。在VR顯示系統中審查3D產品樣機模型,你可以讓你的虛擬樣機以1:1尺寸進行呈現。這意味著可以在VR系統中檢測并糾正任何尺寸偏差問題。這不僅有效地防止了設計更改導致的成本,而且使產品更加符合人體工程學。

  • 多人VR協作中的VR顯示系統。在復雜的工業設計中,產品主體的使用者通常不止一個,例如汽車和地鐵設計,如果更多的人參與整個原型設計過程,則可以最大程度地模擬實際使用場景。這樣可以最大程度地減少一次審核所面臨的問題。當多個人合作審查3D模型時,從多個角度進行同時審核可以最大程度地提高產品在不同空間中的潛力。

  • 在VR中結合兩個以上的3D模型。在處理大型項目時,不僅需要考慮產品本身,有時還需要考慮將整個產品環境納入設計過程。例如,地鐵列車和地鐵站設計是兩個不同的3D模型項目,通過場景融合功能,可以將地鐵車廂3D虛擬原型與地鐵站3D建筑模型融合,從而更好地審計設計和使用場景的融合程度。

  • VR在系統中顯示3D模型的數字優勢。在VR環境中,可以記錄整個數字審核流程,這為項目審核跨部門的批準和審核帶來了更多便利。您可以在由3D工具設計的模型中標記、測量、隱藏和顯示VR ,從而進行審閱并改進糾錯流程。同時,通過特殊的手柄和配件,VR數字審核可讓您對移動模型組件進行虛擬配置,從而使整個產品在虛擬環境中的使用體驗得以實現。

  • 人體追蹤和手指追蹤。在虛擬評審活動過程中,通過人體追蹤和手指追蹤功能,您可以在自由轉換角度查看3D模型,在距離和角度之間更改3D產品原型。使審核更加動態。這比靜態VR數字審核更實用。并大大提高了評審效率。

 

綜上所述,使VR在學術界和行業中具有吸引力的原因在于,它為用戶提供了在現實世界中難以或無法復制的體驗。這種類型的互動對于一組產品設計師而言是無價的。它使他們能夠以現實中過于危險或成本過高的方式查看和試驗其設計。結合了CAD的VR功能提供了巨大的潛力。如果VR和CAD集成成為現實,需要使CAD更加易于訪問,以用于跨學科設計評審。除了可訪問性目標之外,在構建程序時,還需要使其易于使用,負擔得起且沉浸式。這將使廣泛的學科專家可以對當前的設計迭代有更深入的了解,而不會感到團隊協作的壓力??韶摀砸埠苤匾?,因為該程序應可供許多設計團隊使用以查看收益。最后,需要突出顯示的沉浸原理,以便用戶可以開發更完整的設計思維模型以做出更明智的決策。

 

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3.   工程用虛擬現實的挑戰

 

設計和驗證新產品,例如飛機和機械,嚴重依賴于工程工具。雖然這些工具在創建、修改和評估設計方面非常有效,但對于除實踐專家以外的所有人員來說,學習它們都會非常麻煩。一般而言,CAD軟件包主要由用于創建模型表示的分層方法控制。這種方法通常會使經驗不足或不熟悉的CAD用戶感到困惑。

 

隨著近來對跨學科設計團隊的重視,那些不習慣CAD界面的人被迫使用工程工具來幫助評估設計。與工程軟件導航相關的重要學習曲線和困難烙印為徹底審查設計創造了重大障礙。此外,即使非工程用戶想要熟悉CAD技術,他們也很可能沒有時間,資源或訪問這些類型的軟件工具的機會。有鑒于此,設計團隊通常會依靠一部分成員來推動變更。這限制了其他小組成員探索和審查這些更改的能力。成員數量的限制導致小組的職能和設計輸出都不盡人意。

 

由于在許多CAD界面中缺乏以用戶為中心的設計原則,因此用戶導航的挑戰不會隨之而來。

 

解決CAD界面不足的一種方法是,將許多VR應用程序中常見的以用戶為中心的設計原理結合起來。另外,VR通過頭部跟蹤幫助沉浸,并提供更直觀的交互模式。這種沉浸感為用戶提供了更完整的設計思維模型,從而提高了理解和評估能力。VR系統通常很昂貴,并且需要大量準備工作來加載模型和維護系統,更不用說空間和設置要求了。大型VR系統是針對特定安裝物理空間量身定制的定制解決方案,不易移動或重新利用。每個系統的自定義特性,空間要求和成本使部署傳統大型VR系統面臨挑戰。結果是,許多投資VR的公司設施有限。這些有限的資源無法支持眾多分散的團隊,而這些團隊可以從更加用戶友好的評估工具中受益。

 

盡管VR變得越來越負擔得起且易于實施,但它仍然是擁擠且完善的工作流程中插入的另一個工具。用于設計審查的VR程序會添加額外的昂貴軟件/硬件,以購買和維護已經預算的負責部門。

 

此外,VR并不經常使用與CAD程序相同的文件格式。CAD程序文件類型包含邊界表示(b-rep)數據?;贐-rep的文件包含有關模型的拓撲和確切幾何形狀的信息。精確的尺寸和表面關系允許設計人員修改和評估工程軟件包中的模型。從CAD格式轉換為VR格式會生成棋盤格化模型。鑲嵌模型的幾何形狀由一系列節點指定。因此,該文件不再包含拓撲信息或確切的幾何形狀。從多面體格式進行的測量只能基于網格精度。細分的準確性對于大多數工程應用而言不夠精確。也由于所有操作都必須在逐個節點的基礎上進行,因此更改模型具有挑戰性。在文件類型之間進行轉換會導致存儲在CAD文件中的重要工程數據丟失。由于VR格式的局限性,不僅CAD幾何需要轉換為VR格式,而且在設計審查后,VR軟件包中提出的任何更改都需要在CAD中重新實現。需要工具來彌合CAD和VR之間的設計審查差距,以便在用戶友好的環境中操縱幾何。由于VR格式的限制。需要工具來彌合CAD和VR之間的設計審查差距,以便在用戶友好的環境中操縱幾何。由于VR格式的限制。需要工具來彌合CAD和VR之間的設計審查差距,以便在用戶友好的環境中操縱幾何。

 

總體而言,工程CAD工具在設計和評估產品中起著核心作用。但是,對于非日常用戶而言,這些工具的易用性通常較差,這為真正有效的沉浸式跨學科設計審查創造了障礙。

 

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4.   NX VR 簡介

 

為了解決VR在CAD應用上的挑戰,西門子在NX12.0.2版推出了將CAD和VR工作結合的解決方案。該解決方案提供了一種在NX程序中執行設計評審的方式,該程序可以顯示CAD信息,從而消除了轉換損失和對另一種昂貴工具的需求。通過整合基于手勢的控件的VR原理,工作朝著解決與CAD相關的VR的解決方案邁出了一步。

 

NX中的沉浸式設計審查使您可以在完整的虛擬現實中全面查看模型。這使您能夠全面了解和理解數字孿生。NX VR將最終實現更少的分析周期,同時使您第一次就可以正確地進行設計。

 

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西門子2018年11月在內華達州拉斯韋加斯舉行的Converge大會上。NX產品開發團隊將案例化的NX虛擬現實(VR)功能作為附加許可選項進行了設計審查。該軟件的早期原型版本與HTC VIVE虛擬現實系統結合使用,使與會者有機會查看全尺寸噴氣發動機并提供反饋。在Converge大會中,用戶使用NX VR環境中的命令,對發動機組件進行顯示/隱藏,剖面,調整視圖方向,也可以選擇一個或多個設計組件,透過VR顯示該NX零件的關鍵屬性信息,并使用戶能夠捕獲視圖狀態的NX快照。

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 5.   NX VR軟硬件配置

 

要使用NX 虛擬現實,必須具有專用硬件和軟件。

 

HTC VIVE? VR 硬件要求

您必須有HTC VIVE? Business Edition VR System(推薦)或 HTC VIVE? VRSystem,以及符合推薦的最低規格的 Windows PC。VIVE?VR 系統包含以下設備:

  • VIVE? 頭盔

  • VIVE? 活節聯接器

  • 2 個VIVE? 手動控制器,左右手各一個

  • 2 個VIVE? 基站,用來定義 VR 環境工作區域

 

要檢查PC 是否具有建議的最小規格以及是否準備好用于 VR,可轉至以下 HTV VIVE? 網站,點擊 Test Your PC 以下載 Vive 兼容性檢查工具:https://www.vive.com/us/product/vive-virtual-reality-system/

 

點擊VIVE 網站上的 Test Your PC 按鈕時,系統將要求用戶下載用于測試系統兼容性的可執行文件案。

 

HTC VIVE? 軟件要求

Windows PC 上已安裝Steam 和 SteamVR 軟件。

 

有關安裝和設定 Steam 及 SteamVR 以與HTC VIVE? 硬件配合使用的說明,請參見 HTC Vive PRE 安裝指南:https://support.steampowered.com/kb_article.php?ref=2001-UXCM-4439

 

只有某些HTC Vive 設備需要 Steam。有關更多信息,請參見HTC Vive 設備的安裝指南。


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NX 12.0.2 或更高版本

必須具有NX VR 授權。

必須已加載NX 零件模型。

可以在NX 中開啟多個零件,但只有活動窗口中的工作零件會得到處理并顯示在 VR 環境中。如果未加載零件,則 VR 指令不可用。

 

Windows Mixed Reality 要求和設定

要檢視Windows Mixed Reality 頭戴式設備的硬件、軟件要求和設定說明,請參見 MixedReality: Enthusiast Guide 的 Gettingstarted 部分。https://docs.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/enthusiast-guide/before-you-start

 

如果您使用的是集中管理的 Windows 操作系統(無法自動安裝驅動程序),請參見 Windows 應用程序管理指南,了解有關管理 Windows Mixed Reality 應用程序的說明。https://docs.microsoft.com/en-us/windows/application-management/manage-windows-mixed-reality


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6.   NX VR 功能介紹

 

NX 虛擬現實(VR) 是一個整合的工具,只需點擊一下選項即可將其開啟,以使用 VR 裝置在 3D 環境中體驗模型,并在仿真的虛擬階段作業中執行實時分析和沉浸式設計審核。

 

在 NXVR 環境中,模型以著色渲染樣式顯示,并且位于一個底面柵格的中心,該柵格由X-Y 軸組成,Z 軸作為向上向量。

 

導覽模型

 

借助 VR頭盔和手動控制器,可以在整個 VR 環境中導覽,而不限于模型所在的區域??梢詧绦械膭幼靼ㄆ揭?、移近、移遠、從一側移至另一側、繞模型移動、上升、下降、縮放和旋轉。還可以通過真實的移動(如行走和環顧四周)瀏覽模型。

 

本軟件提供了幾項功能來幫助檢視和瀏覽模型。例如,您可以:

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執行設計審核

 

可以使用NX VR 環境對模型進行單用戶或多使用者協同設計審核。在協同設計審核階段作業中,您可以展示您的設計,以便參與者能夠輕松地檢視和了解您的設計。您還可以與協同階段作業中的所有參與者一起解決設計問題。

工具菜單提供了一些公用程序來幫助分析和審核模型。例如,您可以:

 

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NX 虛擬現實中的多使用者協同

 

可以在協同VR 階段作業與處于不同位置的多個用戶一起工作。在這種階段作業中,參與者可以在實時的沉浸式環境中同時對單個設計進行檢視、審核和協同。

NX 在 VR 階段作業中支持兩種類型的協同。

 

  • 單個演示者

在這種協同環境中,一次只能有一個演示者以及一個或多個其他參與者。只有演示者可以執行對象互動,例如剖切、測量和移動對象。其他參與者只能在 VR 階段作業中進行檢視和導覽。這有助于演示者在不受協同 VR 階段作業中其他參與者干擾的情況下順利地進行演示??梢允褂?Power Cube 將演示者角色指派給 VR 階段作業中的其他參與者,但一次只能有一個演示者。

 

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  • 所有用戶與模型自由互動

在這種協同環境中,任何參與者都可以使用 VR 中所有可用的對象互動指令與模型自由互動。這種協同狀態在交互式設計審核過程中非常有用,您可以與所有參與者一起解決設計問題??梢允褂?Power Cube 在兩種類型的協同 VR 環境之間切換。

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托管協同 VR 階段作業

可以建立階段作業來托管協同 VR 設計審核。使用建立VR 階段作業指令可建立與階段作業參與者共享的階段作業鏈接。

 

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  • 加入協同階段作業

作為階段作業參與者的用戶可以使用階段作業鏈接加入協同 VR設計審核階段作業。使用加入 VR 階段作業  指令可驗證階段作業鏈接并加入 VR 階段作業。

 7.   結語

 

NX VR為跨學科設計評審提供了一個沉浸式,用戶友好,低成本平臺的步驟。該程序的用戶可以同時享受VR和CAD的雙重優勢。該功能的收益包括增進了解,增強復雜3D空間的思維模型以及包含CAD工程/制造數據。此外,用戶交互使用易于操控的自然用戶界面進行,從而消除了與傳統CAD軟件包相關的缺點,從而降低了跨學科團隊進行設計評審的準入門坎。這樣可以確保團隊中的所有成員都可以探索可能的設計并與之交互,從而增加了發現潛在設計缺陷的可能性。

審核編輯(王靜)
更多內容請訪問 北京迪基透(http://home.gongkong.com/profile/?uid=S020051314190100001)

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