Привет Хабр, сегодня в нашем блоге гостевой пост от инженеров — сотрудников Группы Магнезит, производителя огнеупорных материалов. Они расскажут о том, как разработали тренажёр виртуальной реальности, используя набор из Компас-3D + Blender + Unreal Engine.

Тренажёр потребовался для обучения сотрудников технике кладки огнеупоров в футеровку (облицовку) туннельного вагона. Футеровка вагонов состоит из нескольких слоёв. Верхние два ряда – изделия Группы Магнезит, изготовленные по индивидуальному дизайну, остальные входят в комплект поставки оборудования. Огнеупоры, составляющие кладку футеровки вагонов, подгоняются друг к другу посредством шлифовки на станке.

Далее передаем слово разработчикам VR-тренажёра Александру Байсарову и Игорю Минниханову, специалистам проектно-конструкторского отдела Управления инжиниринга, проектов и производства работ Группы Магнезит.

Один из самых важных этапов в создании виртуального тренажёра — понять, в чём заключается процесс, самим разобраться в нём. Для этого мы выходили на производство, делали фотографии интересующих нас операций, фотографировали инструменты, чтобы их потом смоделировать. Производили замеры интересующих нас объектов.

Для создания тренажёра по футеровке вагонетки мы использовали три программы: КОМПАС-3D V15.2, Blender, Unreal Engine 4. Моделировать можно как в КОМПАС, так и в Blender. Но КОМПАС позволяет выполнить точную по размерам модель, поэтому именно он был использован в качестве программы для моделирования.

Первым практическим этапом стало моделирование футеровки вагонетки, а это почти 700 деталей.

Футеровка вагонетки многослойная, многокомпонентная. Процесс моделирования был разделен на две части — с 0-го по 3-й ряд и с 4-го по 6-й ряд. Так сложилось, что моделировали разными способами. Первый способ — создавался ряд одной деталью, а затем уже вырезанием разделялся на отдельные изделия. Оставалось одно тело, но визуально выглядело, как много изделий. Второй способ - сначала создавались отдельные компоненты, а потом собирали их в сборку целого ряда.

Но модели самой вагонетки недостаточно, необходимо было также смоделировать интерьер, чтобы было ощущение полного погружения в процесс. В частности в КОМПАС были смоделированы ручной вибратор, стол для изделий, рулонный материал.

Из КОМПАС мы передавали в Blender через расширение STL. Тут возникла сложность. Blender открывал STL файлы как одно тело, а в конечном продукте нам нужны были отдельные компоненты, чтобы работать с каждым из них Поэтому нам подошли оба способа моделирования в КОМПАС, описанные выше. Также файлы STL не передают цвета модели, поэтому в КОМПАС мы не задавали цвета.

В Blender мы разделяли модели рядов на отдельные компоненты. Также на этом этапе подбирались материалы и текстуры, создавались UV-карты, чтобы выглядело реалистично. Далее из Blender мы через файлы расширения FBX модель полностью собранной футеровки вагонетки передавали в Unreal Engine 4.

В Unreal Engine 4 уже писался сам процесс футеровки в VR для конечного пользователя. До этого мы разрабатывали виртуальный тур по производственным площадкам предприятия, там была своя механика — ходить по помещению, изучать оборудование, но не взаимодействовать с окружающим миром. Для тренажера она не годилась. Здесь обучающийся должен иметь возможность производить виртуальные действия — взять огнеупорное изделие или материал и установить его в нужное место.

Заключительный этап - создание логики работы. Это была самая сложная и кропотливая часть работы. Помимо написания самого кода при помощи Blueprint’ов, нужно было привязать все детали к определённым координатам. Это массивы информации, которые нужно было вбивать вручную.

По итогу проделанной работы мы получили тренажёр с возможностью погрузиться в процесс футеровки вагонетки для туннельной печи. В тренажёре применяется VR-шлем Oculus Rift S. В нём имеются встроенные камеры для определения пространства, и поэтому нет необходимости в установке дополнительных датчиков по стенкам помещения.

Вот так выглядит модель в сборе в КОМПАС, но в полностью собранном виде модель нам была не нужна и эту сборку сделали только для того, чтобы показать модель футеровки вагонетки целиком.

В последующем разработанное виртуальное пространство можно будет использовать для имитирования различных нештатных ситуаций: пожара, задымления, аварийной поломки оборудования. По результатам можно будет посмотреть, как поведёт себя человек в случае ЧП, отработать технику безопасности, не подвергая его риску. Одним из главных преимуществ виртуального тренажера является эффект погружения в процесс. Во время обычных занятий человек может отвлечься от изучаемого материала и упустить важные моменты, тогда как при обучении на VR-тренажере он сконцентрирован на предмете. Это позволяет быстрее и эффективнее проходить обучение, при этом изученный материал запоминается лучше. Применение VR-тренажеров – это ещё и экономия, отсутствие затрат на организацию помещения, имитирующего рабочее место, на закупку оборудования, инструментов. Для обучения достаточно шлема виртуальной реальности, пустого пространства и программного софта, создание которого под силу команде инжиниринга.