基于ART光學運動跟蹤系統(tǒng)的精確和可靠的結果，學生和研究人員現在可在沉浸式CAVE系統(tǒng)中實時以1:1比例與CAD模型進行更真實的互動。

在柏林Wedding區(qū)的中心，柏林技術學院(BHT)和ART的合作伙伴WE are XR GmbH 和more3D GmbH & Co. KG 創(chuàng)造了一個安靜而有影響力的實驗室空間：一個四面CAVE系統(tǒng)(有三面墻和地板投影的虛擬環(huán)境)，折讓學生和研究人員可以走進虛擬空間規(guī)劃工廠，檢查變速箱，甚至模擬生產馬蘇里拉奶酪的過程。

這個裝置看起來很前衛(wèi)。然而，它的使用是基于非常實際的目標：實現支持工程實踐教育，使耗時或危險的實驗更容易完成，并最終實現跨學科的有意義的合作。

從機械實驗室到數字孿生

CAVE位于CAE和模擬實驗室，為機械工程、工藝工程和事件技術專業(yè)的學生提供服務。隨著時間的推移，它已經成為更廣泛研究的中心——特別是在MINT-VR-Labs項目下，這是德國促進STEM教育的國家政策的一部分(MINT代表數學，信息學，自然科學和技術)。

該項目的一個核心思想是使用VR來支持和補充傳統(tǒng)教學。CAD模型和模擬結果可以在洞穴中虛擬體驗。這為一些學生提供了一種不同的、更直觀的理解方式。這也適用于生物技術實驗室實驗的模擬，因為這些試驗很難在正常上課時間進行——如馬蘇里拉奶酪制作實驗。BHT的工程師兼實驗室工作人員Philippe Wesberg說：“通常，這個過程對于標準的實驗室時間表來說太長或太復雜，因此才被取消了。有了虛擬現實，學生可以貫穿整個過程，并專注于原則?！贝送猓?jié)省了相當多準備實驗和事后清理試驗現場的時間，同時也使所需的資源更少。

更重要的是，該CAVE系統(tǒng)使得在物理環(huán)境中難以探索的概念得到了驗證。這是一個突出的例子：建立一個虛擬的無障礙工廠，允許對可訪問性、人體工程學和布局進行詳細的分析，不需要建立一個物理原型。

在虛擬實驗室中，生物技術專業(yè)的學生學習如何制作馬蘇里拉奶酪。Villa Hirschberg Online GmbH的Hans-Georg Reimer為MINT-VR項目開發(fā)了該應用程序。MINT-VR項目將VR應用帶到了柏林BHT的教學中。

解決方案

跟蹤身體、手部等

BHT CAVE的主要優(yōu)勢在于它整合了ART運動跟蹤系統(tǒng)。隨著ART動作捕捉和MANUS MANUS VR手套的加入，用戶可以在虛擬環(huán)境中自然地互動。這為人體工程學研究、沉浸式訓練和行為模擬打開了大門。

“運動跟蹤提供了重要的價值”，韋斯伯格說?！澳憧梢苑治鲎藙荨⑹植炕?、空間運動——這為我們研究生產設置或用戶體驗增加了新的研究方向?！?/p>

不同的工具滿足不同的需求，Manus手套允許在創(chuàng)意模擬中進行直觀的交互，如游戲般的逃生室場景，而技術CAD應用程序更多地受益于ART Flystick控制器的精度，非常適合測量、對象操縱或系統(tǒng)導航等任務。

為了在各種應用程序中實現所有這些功能，BHT使用了more 3D的moreVizdde，這是一個輕量級但功能強大的VR軟件，可以實時可視化來自Solid Edge、Technomatix、Autodesk、ANSYS、Creo等軟件的CAD數據。

與許多需要復雜數據轉換或依賴重型中間件的VR解決方案不同，moreViz直接運行在原生軟件輸出上。像實時測量、虛擬現實中的注釋和硬件兼容性(包括支持Manus手套)這樣的內置工具使它可以在各種用例中使用。

“我們所感到滿意的是，它沒有超載的功能，”韋斯伯格解釋到?！八咝?、實惠，并且可與我們的跟蹤系統(tǒng)(包括手套和運動服)一起可靠地工作?！?/p>

該系統(tǒng)還受益于響應式支持：“我們有了一個對系統(tǒng)了如指掌的合作伙伴，當出現問題時，他們可以快速響應。這非常有價值?！?/p>

BHT還開始使用moreUnity，more3D的Unity集成模塊，將定制的模擬引入到CAVE中，直接與more3D合作，為他們的特定環(huán)境優(yōu)化性能。

結果和好處

安裝一個虛擬現實CAVE需要詳細的規(guī)劃、硬件配置和軟件集成。但是更大的挑戰(zhàn)通常在安裝之后開始：操作、維護和入職。

“我們每周僅在管理、維護和用戶支持方面就投入了大約10到15個小時，”韋斯伯格估計?！爱斝聠T工或講師開始使用該系統(tǒng)時，你需要結構化的入職培訓。一個敬業(yè)的人或團隊真的很重要?！痹S多教師需要首先體驗VR/CAVE技術的好處，因為它需要額外的練習。

一個有價值的教訓是：與已經運營CAVE的機構合作非常有幫助——不僅有利于技術知識共享，也有利于收集真實世界的反饋和避免常見的錯誤。

那么，VR是否改變了BHT的教學應用？不完全是。CAVE不會取代物理實驗室或工作室，但它增加了一個靈活、可擴展的實驗、可視化和探索層。

它幫助學生和研究人員更好地了解復雜過程的細節(jié)，查看真實規(guī)模的模擬，并進行實驗，因為這些實驗將過于危險、耗時或昂貴。