Metodyka budowy otwardych systemów rzeczywistości wirtualnej. Zastosowanie w inżynierii mechanicznej

Praca jest propozycją usprawnienia istniejących metod budowania aplikacji rzeczywistości wirtualnej stosowanych w projektowaniu, wytwarzaniu oraz eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych, a zatem w szeroko rozumianej inżynierii mechanicznej. Stanowi także próbę usystematyzowania wiedzy dotyczącej technik wirtualnych – rzeczywistości wirtualnej, rozszerzonej lub mieszanej.

SPIS TREŚCI
Wykaz ważniejszych skrótów 7
Przedmowa 9
Wprowadzenie 13
1. Systemy rzeczywistości wirtualnej 17
1.1. Rzeczywistość wirtualna 17
1.1.1. Koncepcja VR i podstawowe pojęcia 17
1.1.2. Techniki wirtualne – XR 20
1.1.3. Inżynierskie zastosowania VR 22
1.1.4. Ograniczenia VR 24
1.2. Systemy rzeczywistości wirtualnej – podstawowe koncepcje 26
1.3. Komponenty sprzętowe systemu VR 30
1.3.1. Systemy projekcji personalnej – hełmy VR 30
1.3.2. Systemy wieloosobowej projekcji stereoskopowej 34
1.3.3. Systemy interakcji – śledzenie ruchów użytkownika 37
1.4. Aplikacje VR i narzędzia do ich budowy 43
1.4.1. Przemysłowe aplikacje VR – podstawowe definicje 43
1.4.2. Narzędzia do budowy aplikacji 46
1.4.3. Silniki 3D 49
1.5. Bieżące tendencje w branży VR 51
2. Budowa przemysłowych aplikacji VR 54
2.1. VR w cyklu życia wyrobu 54
2.2. VR w inżynierii mechanicznej – stan wiedzy 58
2.2.1. Wirtualne projektowanie 58
2.2.2. VR w odwzorowaniu procesów wytwórczych 63
2.2.3. VR w szkoleniach przemysłowych i planowaniu procesów 66
2.2.4. Przemysłowe zastosowania AR i MR 71
2.3. Przesłanki do opracowania metodyki 71
2.3.1. Przegląd aplikacji VR tworzonych z udziałem autora 71
2.3.2. Typowy proces budowy przemysłowych systemów VR 84
2.3.3. Wymagania użytkowników przemysłowych systemów VR 88
2.3.4. Istniejące metodyki rozwoju przemysłowych systemów VR 95
3. Metodyka budowy otwartych systemów VR 98
3.1. Koncepcja aplikacji otwartej 98
3.2. Metodyka budowy otwartych systemów VR ? założenia 101
3.2.1. Geneza metodyki – podstawy inżynierii wiedzy 101
3.2.2. Założenia, cele i podstawowe koncepcje 104
3.2.3. Klasyfikacja aplikacji VR 107
3.3. Identyfikacja i uzasadnienie 110
3.3.1. Wprowadzenie 110
3.3.2. Identyfikacja 111
3.3.3. Uzasadnienie 114
3.4. Zebranie wiedzy 117
3.5. Formalizacja wiedzy 120
3.5.1. Podstawowe założenia 120
3.5.2. Rodzaje i poziomy formalizacji 122
3.5.3. Przykłady zapisu wiedzy sformalizowanej 126
3.5.4. Budowa narzędzi do edycji wiedzy 130
3.6. Budowa systemu VR 133
3.6.1. Schemat prac podczas budowy aplikacji VR 133
3.6.2. Przygotowanie danych 3D 135
3.6.3. Techniki wizualizacji 140
3.6.4. Hierarchia w scenie VR 152
3.6.5. Nawigacja w scenach VR 155
3.6.6. Zachowania obiektów w VR 160
3.6.7. Metody interakcji i interfejs w VR 167
3.7. Implementacja 173
3.7.1. Wprowadzenie 173
3.7.2. Projektowanie i prototypowanie stanowiska VR 174
3.7.3. Testowanie i uruchomienie systemu 177
3.8. Podsumowanie metodyki 178
4. Autorskie otwarte rozwiązania VR 179
4.1. Virtual Design Studio 179
4.1.1. Koncepcja systemu 179
4.1.2. Struktura i funkcje systemu 181
4.1.3. Formalizacja i zarządzanie wiedzą w systemie VDS 188
4.1.4. Budowa i implementacja systemu 190
4.1.5. Badanie systemu VDS 192
4.1.6. Podsumowanie 201
4.2. Wirtualny nauczyciel umiejętności technicznych 202
4.2.1. Koncepcja systemu 202
4.2.2. Budowa i funkcjonalności 204
4.2.3. Badanie aplikacji 209
4.2.4. Podsumowanie 215
4.3. Prezenter Mebli Tapicerowanych 216
4.4. Ocena autorskich otwartych rozwiązań VR 218
Podsumowanie 221
Literatura 224
Spis rysunków 237
Spis tabel 242
Summary 243