工业应用,数字孪生技术unity担当的角色

author author     2023-05-10     187

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参考技术A  数字孪生是一个新兴且非常复杂的技术领域,是多种数字化技术的集成融合创新。包括了基础类技术和核心技术,涉及感知控制、数据集成、建模分析、人机交互等四大领域,其中在建模分析与数据集成方面既有基础类技术也有核心类技术,而人机交互与感知控制则为基础类技术。

Unity的核心技术优势即实时3D技术以及广泛支持的技术平台和硬件生态体系,源于Unity在游戏领域的技术积累。实时3D技术从游戏领域起步,现在正在改变多个行业,在工业领域,包括建筑、工程和施工(AEC)行业、汽车、运输、制造业(ATM)。陈禄表示,有非常多的工业领域开发者已经开始基于Unity平台进行数字孪生、VR/AR、等工业应用软件的开发,进而引起了整个工业界的重视。而Unity公司也发现在工业和商业领域,对实时3D技术来说存在着巨大的需求和市场机会。为了更好地为工业和商用领域提供通用架构和技术服务,帮助行业推进数字化转型Unity专门成立了工业部门和分布全球的本地支持团队。

同时,Unity也把本身的商业优势带入了基于实时3D的数字孪生领域:打通产品设计与最终使用者之间的鸿沟,用一个实时3D平台连接产品创建阶段的设计、仿真与工程,产品构建阶段的生产制造或建筑施工,产品上市阶段的服务与售后、营销与销售变现等。换言之,在Unity平台上,数字孪生开发者可以完成从辅助产品设计、制造到最终产品上市的全生命周期,实现全流程的数字化。据悉,Unity 已与包括戴姆勒、ABB、恩智浦半导体、现代起亚、雷克萨斯等多个顶级制造企业合作。

在数字孪生领域,Unity具备六大优势

数字线程是数字孪生的核心技术之一,数字线程提升了数字孪生产品生命周期的数据集成能力。基于统一的数据表达和Unity框架,Unity 可以定制出产品生命周期内不同阶段的不同应用,保证了数据的一致性。Unity还是一个开放的平台,不同行业、不同领域的数据能够很好的集成进入系统。更重要的是,Unity基于组件的开发模式,降低了其它领域参与的难度。Unity在数字线程技术中心作为中间桥梁,连接机械设备与工业互联网平台,将收集的机械数据存储,同时也连接到工业互联网平台的其他设备。而Unity多平台开发功能,使得设备的运行状态能够在VR、MR等设备上观看,实现更加直观的三维效果,提供数字线程的数据集成体验。

人机交互与建模分析方面主要涉及到虚实映射,这是数字孪生的核心课题之一。Unity平台为此提供了实时渲染、物理引擎、MR等关键技术。Unity支持对原始CAD数据的导入,并可以进行智能的轻量化,在保证目标精度的同时最大程度的提升效率;此外,开发者还可以通过三维扫描方式对真实模型和场景进行数据采集进而导入进Unity平台。针对刚体和运动学仿真,Unity提供精确的物理仿真模拟模型。针对特定领域的模型模拟,Unity提供对第三方仿真建模软件的接口支持。对于动态映射信息,Unity实时接入传感器和控制器的高频信号,对虚拟模型进行状态同步和模型参数的调整。Unity还提供MR工具包,通过增强现实的虚实结合方式给用户提供交互界面和平台。

面向工业行业,Unity提供了各方面的接口和数据支持。支持主流的CAD格式模型导入和轻量化:CATIA、IGES、STEPS、Solidworks、Pro/Engineer、ALIAS、JT、FBX、3dxml、OBJ、DAE、3DS、STL等等。作为通用开发平台,Unity对于主流的网络协议都有标准的模块库方便进行调用,并且在逐步扩大支持工业领域通信协议的范围,目前的工具包中可以支持通用的通信协议例如OPC UA、MQTT、Active_MQ等等,并对主流的控制器例如Siemens、BoschRexroth、Beckhoff、Lenze等等提供直接的通讯支持;Unity还对第三方仿真软件接口和协议标准进行支持,例如ANSYS、Matlab、FMI等等。在Unity现有支持的工业软件和标准协议基础之上,用户更可自定义开发所需要支持的模块以及相应的数据接口。

辅助决策是数字孪生的一个应用场景。Unity能够支持自定义数据解析和数据存储,基于收集的历史数据,可以建立相应的人工智能模型对数据进行分析甚至进行预测,从而影响决策。Unity提供主流机器学习框架(例如TensorFlow等)的框架集成支持,用户可以非常容易的将自己的机器学习模型(例如深度神经网络)连接到Unity的环境中进行训练、测试和部署。

借助广泛的Unity生态圈,Unity及数字孪生的生态合作伙伴目前已经完成和提供了多种完整的产品和解决方案:Unity Reflect面向AEC行业,可将BIM元数据无损传输到实时3D环境,并实现多模异地协作和基于BIM数据的二次开发,在不离开Autodesk Revit、Rhino、SketchUp的前提下完成同一Reflect模型的实时设计变更,并传输到iOS、Android、HTC Vive等多个的终端平台;Prespective是的面向虚拟样机开发的数字孪生方案,支持各种工业动态数据传输以及XR等高级仿真技术,并为数字孪生虚拟样机提供最先进的虚拟测试环境;Interact则为工业AR/VR应用提供场景制作工具集,可广泛用于人体工学仿真、设计评审、制造工艺仿真、培训等场景。我们也欢迎和其他的数字孪生企业进行合作,推出基于Unity的其他的面向垂直行业和领域的解决方案。

Unity除了通过开发者或软件开发商提供各种数字孪生、AR/VR应用和工具外,也为企业客户提供合作开发及技术培训服务。

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