Без чертежей

Дополненная реальность Павла Шнайдера

Приятно, что наши публикации в рубрике «Эврика!» реально помогают начинающим изобретателям и молодым ученым. Если не напрямую материально, то уж во всяком случае морально, что очень важно при старте в большую науку и высокие технологии.

Где-то год тому назад мы сообщали об успехах тогда студента четвертого курса приборостроительного факультета ЮУрГУ Павла Шнайдера в деле разработки программного обеспечения для распознавания компьютером образов, в том числе внешности человека. Накануне сегодняшней публикации Павел с блеском защитил диплом инженера «на отлично», кстати в свой день рождения, попутно продолжая свои дальнейшие научные поиски программиста. О его новых достижениях в этом направлении речь в сегодняшнем материале…

Доступно даже для мальчика с улицы

Недавно в инженерной и научно-технической практике прочно занял свое место загадочный для непосвященных термин «дополненная реальность». Это означает раздел в «АйТи» и «ВТ» (информационных технологиях и вычислительной технике), призванный дополнить реальный мир трехмерными виртуальными объектами. Объемный образ, созданный компьютером, позволяет быстро и элегантно решать сложнейшие задачи: от научных и конструкторских проблем, понимания в виде виртуальной модели реального явления природы до обычных сборочных работ на конвейере.

Причем даже новичок, а не опытный слесарь-монтажник, надев специальные очки с миниатюрными видеокамерами, не хуже любого матерого мастера-сборщика, лишь напрямую в диалоге с компьютером может отлично собрать безо всяких сборочных чертежей и технологических схем-таблиц совершенно незнакомый для него ранее механизм или устройство!

Звучит это просто невероятно и отдает прямо-таки какой-то фантастикой! Пришел «мальчик с улицы» и взялся, причем безошибочно, строго по технологии, какой-нибудь сложный прибор собирать! Вот он, эффект совмещения реального мира и виртуальной реальности, настоящий прорыв в технологии будущего и одновременно решение острейших кадровых проблем на заводах России.

Обучить специалиста сборочного производства теперь становится возможно не за годы занятий и практики в цехах заводов, а за невероятно короткое время. Потому защита диплома на эту тему выпускника приборостроительного факультета ЮУрГУ Павла Шнайдера вызвала среди присутствующих на защите представителей заводов настоящий ажиотаж.

Полтора года работал Павел над этой темой: «Разработка алгоритма и программной части системы «дополненная реальность», его научный руководитель кандидат технических наук (сейчас он заканчивает работу над докторской диссертацией), доцент кафедры приборостроения ПС?факультета ЮУрГУ Дмитрий Кацай. Он разделил успех своего талантливого ученика, тем более что подобных работ в инженерных науках России еще не было! Наши земляки по этому направлению в стране стали первопроходцами.

Находка для конструктора

ДР-технология (технология «дополненная реальность») очень нужна не только для того, чтобы отказаться от чертежей и прочих бумаг на сборке, чтобы выручить неопытного сборщика.
Для конструкторской работы это неоценимое подспорье. Конструктор вместе с компьютером могут создавать самый оптимальный «сценарий» сборки и в виртуальном пространстве проводить любые эволюции с деталями и узлами механизмов, выбирая идеальное их взаиморасположение.

Приведу несколько примеров. Невероятных затрат труда конструкторов требует, например, схема оптимальной прокладки кабелей и электропроводки ко множеству исполнительных механизмов в транспортном или пассажирском самолете! Это километры проводов и каждый должен идти строго по адресу, причем самым коротким и экономичным путем. ДР-технология от этой «головной боли» конструкторов способна начисто избавить. Виртуальное трехмерное изображение всех извивов кабелей, множества датчиков и рабочих механизмов помогает довольно быстро и эффективно, самым лучшим образом справиться со сложной проблемой.

Другой случай — выбор оптимальной формы кузова автомобиля, чтобы он имел минимальное аэродинамическое сопротивление, оказываемое набегающему потоку воздуха. При этом надо постараться, чтобы был минимум вихревых потоков, резко снижающих экономические и скоростные возможности автомобиля. Обычно в КБ автофирм изготовляют разные варианты многих форм кузова на моделях. Затем обдувают их в аэродинамической трубе, кропотливо измеряя динамическое сопротивление. Работа очень затратная, долгая, требующая ювелирной точности и не гарантирующая точность сто процентов. ДР-технология с применением виртуального трехмерного пространства обещает и здесь много выгод, прежде всего в экономии времени, средств и труда конструкторов.

На виртуальной машине в процессе ее конструирования можно совершать всевозможные «примерки» узлов и агрегатов, менять не только ее внутреннюю компоновку, но и сам внешний вид, ее наружные обводы не только по требованиям аэродинамики, но и по последнему слову технической моды и новейшего дизайна! Причем все это виртуальное проектирование особенных затрат не требует вовсе.

От мясорубки до самолета

Как стало понятно, виртуальная ДР?технология позволяет конструировать, затем собирать на заводском конвейере абсолютно любой механизм, как говорится, от мясорубки до суперсовременного авиалайнера, было бы соответствующее програм­мное обеспечение, разработаны алгоритмы и приготовлены маркеры с видеоочками для входа в компьютерное виртуальное пространство. Можно долго перечислять, какие тончайшие природные эффекты можно будет таким образом наблюдать, изучать, использовать. Например, любые тепловые поля, электромагнитные поля и радиоволны, турбулентные и любые вихревые потоки… Всего не перечесть, у человека в тандеме с компьютером появляются дотоле невиданные возможности, невероятно обостряются и добавляются органы чувств…

По мнению моего героя, для продолжения начатых работ по ДР?технологии, ее внедрению требуются не такие уж великие стартовые вложения: около пяти миллионов рублей сроком на два года. Для того чтобы собрать команду эффективных программистов, найти помещение и приобрести оборудование. По масштабам региона в общем?то копейки…