hirdetés
hirdetés

3D-s megjelenítés az iparban

Segítség a gyártáshoz, értékesítéshez, bemutatáshoz és oktatáshoz a virtuális térből

Az iparban egyre több helyen alkalmazzák a sztereó 3D-s megjelenítést. A virtuális térbe helyezett rendszerekkel, illetve az onnan végzett műveletekkel idő és pénz takarítható meg.

hirdetés

Napjainkban a 3D-s technológia forradalmát éljük. Számos területen, így például a filmiparban, a televíziózásban, a számítógépes játékoknál vagy az oktatásban is találkozhatunk a háromdimenziós megjelenítéssel, illetve annak különféle technológiáival, amelyek a virtuális világot mind jobban és jobban közelítik a valóságoshoz. Ma már az is látszik, hogy a 3D-s technológia – különösképpen a 3D-s sztereoszkopikus megjelenítés – ipari felhasználása is rendkívül ígéretes. De melyek is azok a területek, ahol sikerrel alkalmazható a sztereo-3D-s megjelenítés?

Betanítás a virtuális térben

Ismétlődő vagy ritkán alkalmazott munkafolyamatok begyakorlásánál nagy segítséget nyújthat egy AR (augmented reality, kiterjesztett valóság) szemüveg. Egy alkatrész leszerelésekor vagy visszahelyezésekor az AR szemüvegen keresztül kiválóan látható, mit, illetve honnan kell ki- és becsavarozni a művelet pontos elvégzéséhez. Egy másik felhasználási terület az új termékek bemutatása. A könnyebben érthető, vizuális alapú információcsere növeli a kommunikáció hatékonyságát. Létezik már olyan megoldás (a kaliforniai székhelyű EON Reality által fejlesztett Coliseum), amely lehetővé teszi egy saját ipari modell megosztását, továbbá a 3D-s termék működésének, illetve szerelésének távoli segítését.

Az élmény nem ugyanaz 2D-ben, mint 3D-ben
Az élmény nem ugyanaz 2D-ben, mint 3D-ben

Ez a költségkímélő megoldás különösen az exportra is szállító ipari cégeknél tehet jó szolgálatot. Nem fér hozzá kétség, a szimulátorok rendkívül hasznosak, ám az élmény nem ugyanaz 2D-ben, mint 3D-ben. Ha valaki egy hagyományos képernyőt nézve csinálja végig a szimulátorprogramot, sokkal szegényesebb élményt kap, mintha sztereo-3D-s megjelenítéssel a valóságos térbeli helyzetben végezné el a gyakorlatokat. Bizonyított, hogy a térbeli szituáció növeli a felkészülés hatékonyságát.

A 3D-s megjelenítés segítheti a speciális, esetleg veszélyes helyen (például atomerőművekben, olajfúró tornyokon) dolgozó munkások betanítását. A biztonságos, de a valóságosnak mégis megfelelő virtuális 3D-s környezetben akár mesterséges stresszhelyzetek is előidézhetők, és így a dolgozókat veszélytelenül lehet felkészíteni a vészhelyzetekben való helytállásra.

Repülők, autók 3D-ben

Gyakori, hogy valamilyen ipari kiállításon szeretnének bemutatni egy nagyobb méretű gépet. A szállítás azonban a gép mérete, illetve a magas szállítási költség miatt meghiúsul. Ilyenkor is bevethető a 3D-s megjelenítés. A kiállítás látogatói a virtuális térben tanulmányozhatják a „kiállított” berendezést. Ráadásul a 3D-s sztereoszkopikus technológiával a gépek szerkezetileg jobban bemutathatók, mint magán a gépen. Egyre több példa van rá, hogy a cégek nem a valós, fizikai terméket viszik el potenciális vevőiknek, hanem az eszköz, berendezés virtuális, háromdimenziós képét.

Egy hegesztőgépeket gyártó holland cég például hordozható sztereoszkopikus 3D-s megjelenítőjével keresi meg célközönségét, és virtuális bemutatókat tart termékéről. Az EON Reality repülőgépbelsők sztereoszkopikus formáját készíti el. A megrendelők ez alapján választják ki a nekik legjobban tetsző változatot. De arra is van már példa, hogy városrendezéskor először sztereoszkopikus 3D-ben készítik el a terveket, megkönnyítve ezzel a városvezetés, illetve a lakosság döntését.

Egyre több példa van rá, hogy a cégek nem a valós, fizikai terméket viszik el potenciális vevőiknek, hanem az eszköz, berendezés virtuális, háromdimenziós képét
Egyre több példa van rá, hogy a cégek nem a valós, fizikai terméket viszik el potenciális vevőiknek, hanem az eszköz, berendezés virtuális, háromdimenziós képét

A 3D-s megjelenítést az autószalonok is sikerrel alkalmazzák. Használatukkal nem kell ténylegesen minden autót a szalonban tartani, sztereoszkopikus megjelenítővel a teljes kínálatot be lehet mutatni. Sőt a technika segítségével az autókat – az igények szerint – különféle kiegészítőkkel is el lehet látni, és a potenciális vevő az eredményt a virtuális térben azonnal meg is tekintheti.

Sztereoszkopikus látvány az építészetben

A dabasi Kognitiv Hungary Kft. többéves tapasztalattal rendelkezik a 3D-alapú fejlesztések terén. A cég és üzleti partnere, az egyesült államokbeli EON Reality elsősorban a valóságos vagy elképzelt objektumok 3D-s sztereoszkopikus megjelenítésével foglalkozik. Ez magában foglalja az objektumok – ipari felhasználásnál általában valamilyen CAD formátumú – sztereo-3D-s megjelenítését, a virtuális valóságot (virtual reality) és a kiterjesztett valóságot (augmented reality).

– Nemrégiben a tervek alapján elkészítettük a dabasi Táncsics Mihály Gimnázium majdani új, átalakított épületének sztereoszkopikus látványát. Mivel az építkezés alatt is folyt a tanítás, a tanárok, a diákok és a szülők sok megpróbáltatásnak voltak kitéve. Ebben a feszültségekkel teli, kényelmetlen helyzetben jó szolgálatot tett a tervezett átalakítás eredményének 3D-s bemutatása. Az érintettek virtuálisan bejárhatták a készülő épületet, és a majdani szép környezetet megismerve könnyebben viselték a megpróbáltatásokat – fogalmaz Kosztolányi Gyula, a Kognitiv Hungary ügyvezető igazgatója.

Robotkísérletek együttműködésben

Tavaly nyáron az MTA Sztaki Számítógéppel Integrált Gyártás Kutatólaboratóriuma egy belső pályázat keretében lehetőséget kapott egy használt, ám jó állapotú ipari robot vásárlására. A hat szabadságfokú robot, amely korábban egy gyárban székkereteket csiszolt és polírozott, 130 kilogramm tömegű terhet képes mozgatni, hatótávolsága 2,5-3 méter. A labor jelenlegi fő projektjének fókuszában az inkrementális lemezalakítás áll. Kovács György laborvezető és munkatársai ennek kapcsán belekezdtek a robot működésének 3D-s megjelenítésébe, illetve modellezésébe.

A robot például már ki tudja rakni a bűvös kockát
A robot például már ki tudja rakni a bűvös kockát

A munkában Kopácsi Sándor tudományos főmunkatárs, főiskolai tanár vezetésével tevékeny részt vállalnak a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) és a Gábor Dénes Főiskola (GDF) hallgatói. Az együttműködés keretében egyéb kísérletek is folynak a robottal, illetve a 3D-s megjelenítéssel kapcsolatban. A robot például már ki tudja rakni a bűvös kockát. A BME-n és a GDF-en is létrehoztak egy-egy 3D-s virtuális robotlabort, ez utóbbit webkamerák segítségével összekapcsolták a Sztaki robotlaboratóriumával. Külön érdekesség, hogy az alkalmazott 3D-s webkamerákat – saját igényeik szerint – a főiskola hallgatói fejlesztik.

További újdonság a háromdimenziós weblapok készítése, amelyek megvalósítása során általános megoldásokat alkalmaznak. Olyan stíluslapokat fejlesztenek, amelyek – kisebb módosítások után – bármilyen meglévő, hagyományos 2D-s weblapra ráhúzhatók, azaz alkalmazásukkal a meglévő weblapok egyszerűen háromdimenziósakká alakíthatók. A fejlesztésekkel várhatóan ez év őszére készülnek el. Terveik szerint a robottal végzett kísérletek eredményeit is megjelenítik majd a 3D-s weblapon.

3D-s modellből irányított robot

– Célunk a valós működés modellezése 3D-ben, továbbá a robot és a modell közötti kapcsolat megteremtése. Munkánk során nagymértékben támaszkodunk a Sztaki Kognitív Informatika Kutatólaboratóriuma által kifejlesztett VirCA rendszerre, amelynek segítségével az interneten keresztül olyan komponenseket is össze tudunk kötni virtuálisan, illetve együtt tudunk működtetni, amelyek a valóságban nem egy fizikai helyen találhatók. A VirCA moduláris, interneten alapuló virtuális környezetében tehát a robot a 3D-s modellből is irányítható lesz. A vezérlés a virtuális térbe kihelyezett eszközökkel, például a kéz mozgását vagy a hangot felismerő modulokkal történhet. Még nem jutottunk a fejlesztések végére, a 3D-s modellből történő vezérlés megvalósítása terén még bőven vannak megoldandó feladatok – tájékoztat Kopácsi Sándor.

A munka során nemcsak a robotot, hanem annak környezetét is modellezték
A munka során nemcsak a robotot, hanem annak környezetét is modellezték

A munka során nemcsak a robotot, hanem annak környezetét is modellezték. Mivel a VirCA grafikus motorja a nyílt forráskódú Ogréra épül, a Google Sketchuppal készített modelleket Ogre-formátumba alakították át. Mivel a valós rendszer és a robotmodell egymással szinkronizáltan fog működni, pontosan az lesz látható a 3D-s környezetben, mint a valóságban. A virtuális térben tehát a robot valóságos mozgása majd nyomon követhető, ráadásul a modell körbejárható, a nézőpont tetszés szerint változtatható lesz. Ezeknek a céloknak a megvalósítására kellő biztosítékot ad a labor korábbi kisgépes kísérleteinek eredménye, ahol egy kisebb asztali robot és egy kis marógép, 3D-s modelljükkel szinkronizált módon együttműködve, inkrementális lemezalakítást végez.

– Korábbi fejlesztésünk újdonsága, hogy nem a robotokkal vagy a szerszámgépekkel kommunikálunk, hanem egy virtuális kezelőfelülettel. Tulajdonképpen egy befogókeretet definiáltunk, mint kommunikációs interfészt. Arra kattintva a virtuális térben megjelenik egy menü, amelyből ki lehet választani a teendőket. Tehát gyakorlatilag a folyamattal kommunikálunk, nem pedig külön-külön a rendszerekkel – mutat rá Paniti Imre, a Sztaki tudományos segédmunkatársa.

Inkrementális lemezalakítás – fém és műanyag

Az inkrementális lemezalakításra az iparban nagy kereslet mutatkozik. Alkalmazásával nyomóforma nélkül lehet akár egészen különleges alakzatokat is létrehozni. Ahol tehát nem éri meg nyomóformát készíteni, azaz egyedi gyártásról vagy egészen kis sorozatokról, prototípusokról van szó, megfontolandó az inkrementális lemezalakítás alkalmazása. A Sztaki Számítógéppel Integrált Gyártás Kutatólaboratóriumában jelenleg fém- és polimer lemezek alakításával kísérleteznek. A robot közvetlenül alakítja ki a kívánt formát, nincs szükség nyomóformára.

Jellemzően a gépjárműiparban igényelnek egyedi lemezeket, de a repülőgépiparban is egyre gyakrabban alkalmazzák az inkrementális lemezalakítást, például a lézerrel hevített titániumötvözetből készült lemezeknél. Az építészetben szintén megfontolandó e technika alkalmazása. A bádogosipar is nagy fantáziát lát az ötletben. Nem ritka ugyanis, hogy például egy műemlék épület felújításakor néhány különleges formátumú alakzatot kell elkészíteni. Nem sorozatgyártásról lévén szó, nem érdemes nyomóformát készíteni, marad tehát az egyedi megmunkálás.

A bádogosok ugyan számítógéppel tervezett formátumban kapják a terveket, ám ezen a ponton manuálisra válik a folyamat, hiszen a rajz alapján kézzel alakítják ki a kívánt alakzatot. A Sztaki megoldásával, illetve a 3D-s modellek segítségével rendkívül egyszerűen be lehetne programozni a robotot, amely a kézi megmunkálásnál sokkal pontosabban tudná legyártani a formákat. A laborban – új kutatási témaként – termoplasztikus polimerek, azaz hőre lágyuló műanyag lemezek alakításával is foglalkoznak.

Távolabbi tervük, hogy eljárásukat a gyógyászati segédeszközök gyártásánál alkalmazzák. Egy polietilén bokaprotézist vagy egy polimer fűzőt (ortézis) például mindig egyedileg kell legyártani, az inkrementális lemezalakítás pedig pont erre szolgál. A labort a tervek szerint 2012. szeptember 28-án, a Kutatók éjszakája rendezvény keretein belül a nagyközönség is megismerheti.

Virtuális gyárlátogatás
A 360 fokos videomegjelenítést alkalmazó PanoCast technológiával virtuális gyárlátogatást készítettek a BME Virtuális Valóság Laboratóriumának kutatói. Igény esetén arra is mód van, hogy a virtuális gyárban különféle 3D-s modelleket helyezzenek el, azaz a gyárlátogatás során – egy-egy kattintással – 3D-ben is meg lehet tekinteni a gépeket, berendezéseket. 
 
– Az immerzív 360 fokos PanoCast technológia lehetővé teszi, hogy a 3D-s világot távjelenléttel ötvözve új, interaktív tréningprogramokat hozzunk létre a komplex gépek használatának szemléltetésében, vagy a gyártási folyamatok mindennapos  oktatásában – mondta Takács Barnabás, a labor vezetője.
Mallász Judit
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[111804] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés