Студенты УГАТУ учатся виртуально

Расставить станки в заводском цеху, собрать авиационный двигатель или даже очутиться внутри газопровода и увидеть движение газовых частиц можно в лаборатории виртуальной реальности Уфимского государственного авиационного технического университета.

Эта научная лаборатория выглядит довольно необычно и напоминает скорее увлекательный аттракцион. В центре затемненной комнаты установлены четыре проекционных плоскости, собранных в форме куба. На них проецируется изображение в формате 3D. Исследователь надевает специализированные очки, входит в куб и становится участником виртуального процесса, а используя джойстик или облачившись в специальный костюм, он сам может активно воздействовать на визуализируемые модели.

О том, как работает уникальное оборудование, рассказывает младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «ГАММЕТТ» («Групповой анализ математических моделей естествознания, техники и технологий») Дамир Халирахманов.

— Наша лаборатория представляет собой комнату виртуальной реальности класса CAVE («пещера»). Оборудование включает в себя системы генерации изображения и звука, профессиональные проектора, экраны, зеркала, систему трекинга (камеры, маркеры) и специализированные рабочие станции.

Головной мастер-компьютер работает как с готовыми приложениями, так и с разработанными самостоятельно. Изображение разделяется на четыре исполнительных компьютера и выводится на соответствующие проектора. На экраны проецируется стереоизображение модели, которая может быть как анимированной, так и статичной. Исследователь работает в стереоочках, которые создают для него эффект объема, при этом стерео может быть активным (технология Nvidia 3D Vision Pro) или пассивным (технологии Infitek). В процессе работы можно переключаться с одного режима на другой.

С помощью системы трекинга — отслеживания маркеров на очках и на костюме — исследователь воздействует на визуализируемую модель. Виртуальными предметами можно манипулировать — разбирать их на составные части, приближать и отдалять, изменять размеры, делать разрезы на модели, снимать оболочку и заглядывать внутрь исследуемого предмета.

— Стенд 3D-визуализации позволяет работать с моделями и отображать их в режиме реального времени, — продолжает Дамир Халирахманов. — Интерактивная 3D-визуализация используется для виртуального моделирования различных процессов и объектов в научных, образовательных и исследовательских целях, на ее базе можно создавать тренажеры, лаборатории прототипирования и иммерсионные центры.

Уникальная лаборатория в УГАТУ была полностью укомплектована лишь пару месяцев назад. Но уже вызвала интерес в среде студентов и учёных Башкирии. С помощью трехмерной визуализации исследования выходят на современный мировой уровень.

— На стенде 3D-визуализации наши студенты выполнили проект по функциональной перепланировке одного из цехов ОАО «УМПО», —рассказывает Дамир Халирахманов. — Оборудование и рабочие места сотрудников были размещены с точки зрения эргономики и оптимизации рабочего процесса, с учётом предъявляемых требований безопасности. Пока это только проект, но, возможно, виртуальные студенческие наработки будут востребованы на реальном производстве.

Другой пример успешных лабораторных исследований — это моделирование процесса охлаждения технологического изделия после его формовки. Проблема заключается в неоднородном охлаждении, из-за чего возникают деформации. При помощи математического моделирования и визуализации расчётов удалось выработать рекомендации по оптимальному режиму охлаждения изделия.

Заведует вузовской лабораторией профессор Рафаил Газизов. Он пояснил, данный проект был реализован на средства гранта «О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения» на базе научно-исследовательской лаборатории «ГАММЕТТ». По его словам, новейшие электронные технологии широко используются во многих европейских университетах. В России подобных лабораторий — секторов трехмерной визуализации результатов математического и компьютерного моделирования — всего три.

— Современные технологии виртуальной реальности в нашей лаборатории позволяют моделировать различные процессы в авиа- и машиностроении, создавать математические модели, визуализировать газонефтяное оборудование. В лаборатории созданы условия для обучения в режиме виртуальной среды, проведения практических занятий и демонстрационных опытов.