Inserir dados 3D no Unity Industry com Asset Transformer (anteriormente chamado de Pixyz)

Ingestão de dados 3D para experiências imersivas com Unity Industry e Asset Transformer

Observação: O pacote de produtos Pixyz foi renomeado como Unity Asset Transformer

Obtenha sua cópia do artigo técnico do engineering.com comissionado pela Unity: Ingestão e uso de dados CAD para 3D em tempo real.

Introdução: Por que 3D em tempo real?

Um número crescente de fabricantes está recorrendo ao 3D em tempo real para maximizar as vantagens da Indústria 4.0 e manter uma vantagem competitiva no mercado. Ele está se tornando uma tecnologia inestimável em todos os estágios do fluxo de trabalho, desde o design do produto até a otimização do andar de fábrica, treinamento, marketing e muito mais.

Não é nenhuma surpresa que as principais plataformas de desenvolvimento 3D em tempo real, como Unity, tenham suas origens na comunidade de jogos: a experiência imersiva de interagir com um ambiente 3D dinâmico que se adapta às entradas em tempo real é tão útil para o engenheiro quanto para o jogador — com o benefício adicional para o engenheiro de desenvolver um produto do mundo real para comercializar.

Implantar aplicativos 3D em tempo real pode gerar benefícios reais para os fabricantes. Isso inclui acelerar os cronogramas de pesquisa e desenvolvimento, reduzir a dependência de protótipos físicos caros, detectar e corrigir falhas de design no ciclo de produção antecipadamente, possibilitar o treinamento de sistemas automatizados em ambientes simulados, implantar soluções de treinamento de trabalhadores mais eficientes e interagir com os clientes com mais eficiência.

Felizmente, para muitos fabricantes, integrar o 3D em tempo real em suas operações é mais fácil do que esperariam. Eles já têm muitos dos dados que precisam para criar experiências 3D em tempo real imersivas, atraentes e interativas — eles são armazenados em seus arquivos de design auxiliado por computador (CAD) existentes. O pacote de software Unity Industry, incluindo Unity Asset Transformer para otimização de dados e a plataforma Unity para desenvolvimento de aplicativos 3D em tempo real, pode reunir e sintetizar os dados ricos e sofisticados nesses arquivos CAD e apresentá-los de maneira interativa e intuitiva.

Este artigo técnico explicará como o 3D em tempo real pode beneficiar engenheiros e fabricantes ao possibilitar que eles reaproveitem dados CAD de novas maneiras transformadoras. Ele detalha como o software certo pode resolver o desafio criado pela ingestão de dados e como os dados CAD podem potencializar aplicativos 3D em tempo real para treinamento, trabalho colaborativo e marketing digital.

Ingestão de dados CAD para 3D em tempo real

Engenheiros já usam tecnologias CAD como ferramentas de visualização. Aplicativos de design, como Catia, SolidWorks e Fusion 360, são produtos de software altamente eficazes que permitem que os fabricantes criem designs tridimensionais detalhados, precisos e complexos de componentes reais. Esses arquivos de design ricos em dados são destinados principalmente para uso por ferramentas de fabricação, como máquinas CNC e impressoras 3D para fazer os produtos.

No entanto, o nível de precisão encontrado nas ferramentas CAD pode ser muito complexo para aplicações 3D em tempo real. Em contraste com modelos mais artísticos, os modelos CAD costumam ser tão detalhados, complexos e ricos em dados que não conseguem renderizar sem problemas sem comprometer o desempenho do ambiente 3D em tempo real, ou seja, não sem otimização. As plataformas 3D em tempo real criam experiências que normalmente enfatizam agilidade e tempo de resposta rápido em vez de complexidade e detalhes.

Mas isso não significa que os fabricantes precisem começar do zero ao desenvolver aplicativos 3D em tempo real, pelo contrário. Seus arquivos CAD existentes são um repositório rico de dados que pode ser reutilizado para criar experiências 3D impactantes. A chave para liberar esses dados é absorver e otimizar os dados CAD para uso em um ambiente em tempo real. Esse processo transforma modelos 3D complexos em representações leves adequadas para todos os tipos de dispositivos e recursos de computação, desde smartphones até headsets de realidade virtual (AR e VR).

Sem as ferramentas certas, otimizar dados CAD para uso em 3D em tempo real é um processo tedioso e altamente complexo. Sem essas ferramentas, os designers precisam mesclar vértices manualmente, excluir faces e recriar aspectos de seus modelos para encontrar um equilíbrio ideal entre precisão e agilidade para 3D em tempo real. Mas para alcançar esse equilíbrio com mais facilidade, os fabricantes podem recorrer a soluções de otimização de dados, como Unity Asset Transformer, que possui ferramentas específicas que podem importar modelos CAD e reduzir sua complexidade, densidade e tamanho de arquivo, mantendo a precisão e qualidade para aplicações 3D em tempo real.

O Unity Asset Transformer ingere dados de superfície paramétrica (NURBS) de arquivos CAD e os transforma em dados de malha poligonal usados pela Unity e outras plataformas 3D em tempo real.

“O Transformator é a melhor opção para converter dados NURBS em polígonos”, disse Mark Schoennagel, gerente de marketing técnico na Unity, para engineering.com. “As engines de jogos sempre lidaram com polígonos, enquanto o CAD sempre lidou com a criação de superfícies infinitamente lisas para fabricação. São dois mundos muito diferentes. O que o Unity Asset Transformer é incrível em é conectar esses dois mundos.”

O Unity Asset Transformer suporta quase 40 formatos de arquivo CAD, entre eles os aplicativos de design mais populares, como SolidWorks, Revit, Creo e NX. Os algoritmos próprios de otimização de modelos CAD podem gerar malhas proxies texturizadas, remover malhas ocultas que não aparecem na experiência 3D em tempo real e mesclar e reparar malhas durante a conversão. Além disso, o nível de detalhe — e a contagem de polígonos resultante — pode ser ajustado manualmente ou otimizado automaticamente.

“Eu recomendo fortemente que fabricantes e engenheiros incorporem o Unity Asset Transformer em seus fluxos de trabalho. Permite a geração de dados com tesselação em diferentes níveis de qualidade para atender a diferentes casos de uso", disse Frantz Lasorne para engineering.com.

Lasorne, cofundador da Visionaries 777, uma empresa especializada na criação de experiências aprimoradas para os clientes com tecnologias de realidade estendida, explicou outro bônus. “Esta abordagem simplifica o compartilhamento de dados com tesselação com fornecedores externos, eliminando a necessidade de fornecer dados CAD altamente confidenciais e confidenciais”, disse ele.

Embora esses modelos otimizados sejam incrivelmente úteis em muitos cenários, eles são tornados exponencialmente mais poderosos quando levados para uma engine de visualização como Unity. No Unity, esses modelos vão de representações técnicas a visualizações impressionantes de produtos e cenas que podem ser desenvolvidas como aplicativos e implantadas para uma variedade de casos de uso.

3D em tempo real: Um mutante em todos os setores

As aplicações 3D em tempo real estão se mostrando imensamente valiosas para engenheiros e fabricantes em uma variedade de setores. Os seguintes casos de uso demonstram como a tecnologia pode ser usada para aprimorar o treinamento e a orientação, servir como uma ferramenta de colaboração para trabalhadores remotos e transformar o marketing por meio de configuradores de produtos interativos.

Treinamento e orientação

“Ver as informações apresentadas visualmente na sua frente, de maneira contextual relevante, é uma ótima maneira de aprender ou ser guiado por uma tarefa específica”, disse Scott Montgomerie, CEO da Scope AR, para engineering.com. Scope AR oferece uma solução de criação de conteúdo de realidade aumentada (AR) escalável e pronta para empresas, entre outros, para casos de uso de treinamento, fabricação e manutenção nos setores aeroespacial e de defesa.

Para Scope AR, o Unity Asset Transformer é uma ferramenta essencial no processo de criação de conteúdo de orientação que pode ser trazido para um modelo 3D para criar procedimentos personalizados. Depois, esse conteúdo pode ser disponibilizado na nuvem e baixado em diversos dispositivos, como celulares, tablets ou headsets.

“Quase todos os fabricantes têm um conjunto de instruções em papel que mostram ao trabalhador como realizar uma tarefa”, diz Montgomerie. “Mas a mente humana é falsificável, mesmo no curto espaço de tempo entre a leitura das instruções e a execução da tarefa. Uma pessoa pode interpretar erradamente as instruções ou esquecer uma etapa. Ver essas instruções em 3D total na frente enquanto eles realizam a tarefa ajuda a eliminar esses erros e melhora a capacidade dos funcionários de realizar a tarefa corretamente e de maneira eficiente.”

Skanska, uma das maiores empresas de construção do mundo, recorreu à Unity para desenvolver seu programa de treinamento de segurança, capacitando os trabalhadores a serem mais conscientes dos riscos dinâmicos e invisíveis. O objetivo: reduzir os acidentes e criar locais de construção mais seguros.

Com o 3D em tempo real, os trabalhadores podem ser colocados “em risco” em um ambiente simulado sem realmente colocá-los em risco. Esse tipo de treinamento pode ser muito mais eficaz na criação de uma mudança comportamental positiva do que conversar sobre o mesmo cenário em uma sala de reuniões. Skanska trabalhou com OutHere para projetar cenários virtuais que ofereceriam aos funcionários um desafio real, colocando-os em situações que os forçavam a tomar as decisões certas em tempo real — e poder experimentar as consequências dessas decisões, boas ou erradas. Esse tipo de treinamento virtual foi capaz de explorar as emoções dos funcionários — oferecendo a eles uma sensação realista de um acidente prestes a acontecer, sem realmente colocá-los em perigo.

Como o 3D em tempo real desbloqueia a colaboração

Um dos usos mais intrigantes da tecnologia 3D em tempo real é no desenvolvimento de experiências de realidade estendida (XR). Engenheiros e designers começaram a adotar esse caso de uso para revistas de design virtual e colaboração por equipes remotas.

Plataformas 3D em tempo real como Unity permitem que um trabalhador em uma cidade entre em um componente fabricado no outro lado do país, ao mesmo tempo que um colega em outro continente. Eles podiam se encontrar dentro de um espaço virtual comum para caminhar em torno de um modelo 3D de uma turbina e solucioná-lo juntos.

A Unity viu como sua plataforma levou à democratização do acesso aos dados,permitindo que mais pessoas visualizem o tipo de informação que normalmente seria limitada a alguns usuários de energia. E com mais uso vem mais oportunidades de colaboração em um espaço virtual em tempo real compartilhado.

“No momento, para obter acesso aos dados CAD, você tem que acessar alguém com um PC CAD razoavelmente bom”, disse Matthew Sutton, gerente de engenharia de soluções na Unity, para engineering.com. “O Unity permite que usuários de toda a empresa acessem dados CAD e vejam esses dados no contexto.”

Possibilitar que a equipe de toda a operação trabalhe em conjunto para analisar dados é uma das razões pelas quais a Autoridade Aeroportuária de Vancouver se juntou à Unity para criar a primeira cópia digital 3D em tempo real de um aeroporto na América do Norte.

O Aeroporto Internacional de Vancouver (YVR) usa essa cópia digital para trazer dados históricos e em tempo real para exibir informações importantes em tempo real, em ambientes 2D e 3D. Por meio de uma ferramenta de conscientização situacional que se integra à cópia digital, a equipe tem uma melhor compreensão das operações complexas do aeroporto. Essa ferramenta rastreia tudo, desde anomalias de dados até situações de segurança potenciais, movimentação de passageiros até clima e emissões de carbono.

Como resultado, a equipe consegue usar a tomada de decisões orientada por dados e colaborar de modo mais eficiente entre as funções de trabalho e a grande pegada do aeroporto: da segurança ao varejo até o transporte e ao atendimento ao cliente. A equipe do aeroporto é capaz de responder a situações dinâmicas com consciência situacional aprimorada que muda em tempo real.

Configuradores de produtos em tempo real para marketing imersivo

O 3D em tempo real está abrindo novas opções para a forma como os fabricantes interagem com seus clientes, permitindo que as empresas comercializem seus produtos de maneiras inovadoras e oferecendo aos consumidores mais opções na personalização de suas compras.

"Você está pegando esses dados complexos e reais focados em engenharia e visualizando-os para comercializar o produto", diz Schoennagel. "É aí que o Unity entra. Não nos preocupamos com as propriedades físicas do seu prédio. Estamos interessados em fazer com que os polígonos pareçam reais para que você possa promover o prédio em vários ambientes diferentes.”

Por exemplo, a Unity trabalhou com a AGCO, uma fabricante de máquinas agrícolas, para desenvolver seu premiado 3D Product Advisor, um configurador de produtos que permite que os agricultores orientem suas experiências de compra. Por meio de uma experiência interativa passo a passo, um agricultor é guiado por um processo de tomada de decisão para identificar suas necessidades: em que tipo de agricultura se concentra, que tipo de terra e quão grande é a propriedade e outros fatores relevantes. O Product Advisor recomenda um produto e permite que o agricultor crie uma máquina virtual 3D pronta para encomenda. O agricultor pode colocar a máquina em seu ambiente de agricultura virtual e até mesmo criar uma cópia digital que pode rastrear dados de desempenho da máquina e oferecer suporte pós-vendas.

“Um trator pode ser composto por 800 arquivos STEP individuais, que contêm milhares de componentes cada um”, diz Schoennagel. “Convertemos todos os arquivos com o Unity Asset Transformer. A partir dos dados CAD complexos e pesados, conseguimos remover inteligentemente muitos dos dados que os engenheiros deixam lá, como linhas de construção e diferentes aviões.”

Os dados restantes foram otimizados para uso em um aplicativo configurador que automatizou 70 a 80% desses dados para uso pelo cliente, com Unity refinando os dados restantes para uso pelo cliente.

O Grupo Brose, fornecedor global de soluções de mobilidade inteligente, também está usando Unity para agilizar seus esforços de criação de conteúdo e marketing.

A Brose trabalhou com a Visoric, uma empresa especializada em 3D em tempo real, para mover seu abrangente catálogo — com mais de 260 produtos diferentes — para um ambiente 3D em tempo real. Isso incluiu arquivos CAD originados da Catia que foram convertidos pelo Unity Asset Transformer, em combinação com outros softwares, em assets 3D em tempo real configuráveis.

Com toda a sua biblioteca de produtos na plataforma Unity, a Brose consegue implantar esses assets com agilidade para fins de marketing e vendas. O showroom virtual da Brose permite que os clientes explorem produtos, como componentes de veículos, em detalhes — ou vejam eles no contexto do veículo como um todo.

"Não demorará muito para todas as marcas prominentes apresentarem digitalmente seus portfólios de produtos, permitindo que os usuários os experimentem em 3D em tempo real em uma página web simples", prevê Lasorne da Visionaries 777 .

Conclusão: Conceitos básicos sobre 3D em tempo real

Para engenheiros e fabricantes que procuram maneiras transformadoras de visualizar os dados de sua empresa e interagir com os clientes como nunca, o 3D em tempo real nunca foi uma tecnologia mais atraente. Usando ferramentas facilmente disponíveis, essas empresas podem usar suas bibliotecas existentes de modelos CAD para desenvolver rapidamente aplicativos 3D em tempo real e começar a explorar os benefícios para design e colaboração de produtos, treinamento e orientação, marketing e muito mais.

Sutton recomenda que engenheiros curiosos baixem o Unity e Unity Asset Transformer e comecem a usar um produto CAD existente com o qual já estão familiarizados. “Carregue um bit de dados CAD, coloque-os na cena e passeie por ela. É super fácil." Os novos usuários que podem se sentir um pouco intimidados podem aproveitar o conteúdo de aprendizagem amplo disponibilizado pela Unity.

Os engenheiros seriam prudentes em dar esses primeiros passos antes do que mais tarde, já que o 3D em tempo real está ganhando rapidamente popularidade e se tornando um diferenciador competitivo. Vejamos, por exemplo, o lançamento recente do Apple Vision Pro, um computador espacial que promete combinar perfeitamente o conteúdo digital com o espaço físico do usuário. A Unity acaba de anunciar seu suporte para o visionOS, que inclui modelos, amostras e outros recursos para desenvolvedores. Lembre-se de que este é apenas um dos muitos dispositivos — atuais e futuros — feitos para 3D em tempo real.

Os engenheiros são visualizadores 3D naturais, mas o 3D em tempo real pode aprimorar seus modelos mentais e ajudá-los a se comunicar melhor com seus colegas, clientes e o público.