Primjena VS sustava za pregled 3D CAD modela

undergraduate thesis

• Title (english): Application of VR systems for review of 3D CAD models
• Author: Fanika Lukačević
• Mentor: Stanko Škec (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2018-02-28, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Upotreba tehnologija za virtualnu stvarnost (VS) u području konstruiranja poznata je nekoliko desetljeća. Napretkom tehnologije, razvijeni su VS sustavi čiji se zasloni nose na glavi korisnika (eng. Head-mounted display, HMD), a znatno su niže cijene i manjih prostornih zahtjeva od ostalih VS sustava. Na taj su način VS tehnologije postale dostupnije većem broju korisnika i primjenjive za svakodnevno korištenje. Ovaj rad proučava primjenjivost VS tehnologije, koja se temelji na HMD principu, za pregled 3D CAD modela. Današnji 3D CAD računalni programi koriste 2D sučelja za konstruiranje modela i međudjelovanje s njima. Zbog njihove dvodimenzionalnosti, ograničeno je međudjelovanje sa složenim 3D modelima. Osim toga, 3D CAD računalni programi ograničeni su u mogućnosti prikazivanja 2D slike kao 3D modela, što utječe na korisnikovo (ne)razumijevanje prostornih modela. Kao potencijalno rješenje ovih problema, nameću se VS sustavi koji omogućuju međudjelovanje s 3D CAD modelima u interaktivnom imerzivnom virtualnom okruženju. Virtualnu stvarnost možemo definirati kao stvarno ili simulirano okruženje u kojemu korisnik doživljava osjećaj teleprisutnosti. Takvo se virtualno okruženje u literaturi najčešće naziva imerzivno virtualno okruženje. Na percepciju virtualne stvarnosti, uz korisnikove kognitivne sposobnosti, utječu i svojstva, kvaliteta i mogućnosti hardvera koji omogućuje imerzivno virtualno okruženje. Ovaj rad uključuje i eksperimentalni dio sa svrhom prikupljanja podataka, čijom su se analizom dobili odgovori na postavljena istraživačka pitanja. Eksperiment je obuhvaćao pregledavanje 3D CAD modela različitih veličina i stupnjeva složenosti na zaslonu računala i u imerzivnom virtualnom okruženju, kako bi se mogućnosti korištenoga VS sustava ispitale i usporedile s mogućnostima 3D CAD računalnih programa. Imerzivno se virtualno okruženje pokazalo primjerenim za uočavanje i pregled velikoga broja elemenata velikih i složenih modela u kratkom vremenu zbog mogućnosti interaktivnoga međudjelovanja s modelom. Također, HMD VS sustav omogućuje bolje razumijevanje veličine modela i odnosa dimenzija, dobivanje prostorne percepcije te provjeru prilagođenosti veličine modela korisniku. Daljnji rad uključuje razvoj aplikacije koja bi omogućila korištenje 3D CAD funkcija u imerzivnom virtualnom okruženju te ispitivanje mogućnosti međudjelovanja s modelom korištenjem haptičkih uređaja i uređaja za digitalizaciju pokreta cijeloga tijela korisnika.

Abstract (english)

Virtual reality technologies have been used in a product design for several decades. Due to technology development, a new generation of hardware, with devices that are worn on the user's head (Head-mounted display, HMD), has emerged. Because of a much lower cost and space requirements of HMD devices, VR technologies have become accessible to a wider range of users. In this thesis, I explore the application of an HMD virtual reality technology for 3D CAD models review. Present 3D CAD systems use 2D computer interfaces to generate and interact with CAD models. Interactions with complex three-dimensional data using traditional two-dimensional computer interfaces have been inefficient and restrictive. Besides that, 3D CAD systems have restricted capability of representation of 2D pictures as 3D models, which affect 3D model perception difficulties. As devices which allow interaction with 3D CAD models in an immersive and interactive virtual environment, VR systems have a potential to overcome those difficulties. Virtual reality can be defined as a real or simulated environment in which a perceiver experiences telepresence. Such environment is often described as an immersive virtual environment. Besides cognitive skills of a perceiver, virtual reality perception is affected by hardware specification and quality. In order to collect data and answer a research questions, an experimental part of a research is conducted. In order to examine and compare capabilities of VR systems to 3D CAD systems, it was contained of a various sizes and complexity degree 3D CAD models review both on a computer screen and in an immersive virtual environment. Collected data have shown that high model interaction capabilities make immersive virtual environment appropriate for an inspection and review of plenty large and complex model elements in a short time. Furthermore, HMD VR system provides better understanding of a model scale, dimension proportions and space depth perception. It also allows users to verify if model suits them by its dimensions. Further research should include a development of an application with integrated 3D CAD functions which would provide modeling directly in an immersive virtual environment. What is more, the influence of a haptic and body motion capture devices on interaction with a model should be investigated.

• Keywords: virtualna stvarnost; 3D CAD računalni programi; HMD uređaj; međudjelovanje s modelom; prostorna percepcija
• Keywords (english): virtual reality; 3D CAD systems; HMD device; model interaction; space depth perception
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:121262
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access; Embargo expiration date: 2020-02-23
• Created on: 2019-05-22 21:56:36