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PROGRAMMA DI RICERCA

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Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
SVILUPPO PRODOTTO, REALTA' AUMENTATA, HAPTIC, SIMULAZIONE INTERATTIVA, MODELLAZIONE PHYSICS-BASED, CFD, FEM, HCI

PUODARSI: Sviluppo prodotto orientato all’utente basato su Realta’ Aumentata e simulazione interattiva.

Politecnico di Milano
Abstract
La fase di sviluppo di un prodotto comprende molteplici attivita’ di progettazione e di verifica che impegnano i progettisti a revisionare, modificare e validare piu’ volte il progetto prima di consolidarlo ed avviarlo alla fase di produzione. Sistemi di ausilio alla progettazione (tipicamente i sistemi CAD - Computer Aided Design), sono stati sviluppati al fine di assistere il progettista, permettendo di controllare aspetti quali il dimensionamento e la funzionalità del prodotto e dei suoi componenti. Ai sistemi di progettazione CAD sono affiancati sistemi per l’analisi, la simulazione, la valutazione quantitativa delle caratteristiche e del comportamento del prodotto progettato (sistemi CAE – Computer Aided Engineering). Le attivita’ di progettazione e quelle di analisi sono attualmente condotte con modalita’, strumenti e tempi distinti, ed anche da utenti distinti. A causa di cio’, i tempi necessari per le fasi di progettazione/analisi di un prodotto sono lunghi. Inoltre, ancor oggi, spesso le fasi di revisione sono basate su analsi effettuate su prototipi fisici. I tempi di progettazione si allungano, e di conseguenza cresce il costo complessivo del progetto. Pertanto, vi e’ un interesse ad introdurre metodi e tecnologie per assistere il processo di sviluppo prodotto in modo efficace ed efficiente in un contesto industriale sempre più complesso e competitivo. Tecniche e tecnologie di Realta’ Virtuale (VR) e Realta’ Aumentata (AR) sono state con successo utilizzate per lo sviluppo di alcune applicazioni nel settore industriale e dello sviluppo prodotto.
L’obiettivo del presente progetto di ricerca è quello di sfruttare e validare le potenzialita’ delle tecnologie VR/AR sopra citate per migliorare ed ottimizzare la fase di progettazione/analisi di prodotto. Il progetto si propone di studiare e realizzare un ambiente virtuale denominato PUODARSI (Product User-Oriented Development based on Augmented Reality and interactive Simulation)</strong> ove sia possibile analizzare, migliorare ed ottimizzare le prestazioni di prodotti fisici esistenti in modo contestuale ed immediato. L’ambiente che si intende sviluppare permettera’ di ricostruire il prototipo virtuale di un oggetto fisico tramite tecniche di reverse engineering, di visualizzare in un ambiente di realta’ virtuale aumentata e modificare tramite dispositivi haptic la forma dell’oggetto, e di valutare, in modo contestuale e comparativo, l’effetto che le variazioni di forma apportate hanno sulle proprietà strutturali e fluidodinamiche dell’oggetto. Aspetto innovativo del progetto e’ lo sviluppo di un ambiente di realta’ aumentata in cui un utente puo’ modificare la forma di un oggetto tramite l’uso di dispositivi haptic allo scopo di ottimizzarla, e di valutare al contempo ed in modo comparativo le modifiche apportate da un punto di vista strutturale e fluidodinamico, il tutto in un unico ambiente di simulazione. Cio’ rappresenta un significativo miglioramento in termini di efficienza, tempi ed anche usabilita’ rispetto alle tecniche ed agli strumenti attualmente disponibili. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Monica Bordegoni Politecnico di MILANO
Obiettivo del Programma di Ricerca
La fase di sviluppo di un prodotto comprende molteplici attivita’ di progettazione e di verifica che impegnano i progettisti a revisionare, modificare e validare piu’ volte il progetto prima di consolidarlo ed avviarlo alla fase di produzione. Sistemi di ausilio alla progettazione (tipicamente i sistemi CAD - Computer Aided Design), sono stati sviluppati al fine di assistere il progettista, permettendo di controllare aspetti quali il dimensionamento e la funzionalità del prodotto e dei suoi componenti. Sistemi di Reverse Engineering sono stati introdotti in anni recenti per ricostruire modelli digitali di oggetti fatti a mano, o di cui si dispone soltanto dell’esemplare fisico. Ai sistemi di progettazione CAD sono affiancati sistemi per l’analisi, la simulazione, la valutazione quantitativa delle caratteristiche e del comportamento del prodotto progettato (sistemi CAE – Computer Aided Engineering). Le attivita’ di progettazione e quelle di analisi sono attualmente condotte con modalita’, strumenti e tempi distinti, ed anche da utenti distinti. A causa di cio’, i tempi necessari per le fasi di progettazione/analisi di un prodotto sono lunghi, e potrebbero essere accorciati per mezzo di ottimizzazioni ed integrazione dell’uso di strumenti e metodologie. Inoltre, ancor oggi, spesso le fasi di revisione sono basate su analsi effettuate su prototipi fisici costruiti partendo dai modelli CAD. Come conseguenza, i tempi di progettazione si allungano, e di conseguenza cresce il costo complessivo del progetto.
Pertanto, vi e’ un interesse ad introdurre metodi e tecnologie di tipo digitale per assistere il processo di sviluppo prodotto in modo efficace ed efficiente in un contesto sempre più complesso e competitivo.
Tecniche e tecnologie di Realta’ Virtuale (VR) e Realta’ Aumentata (AR) sono state con successo utilizzate per lo sviluppo di alcune applicazioni nel settore industriale e dello sviluppo prodotto. Modelli digitali di oggetti possono essere visualizzati in modo realistico ed immersivo con visori stereoscopici (HMD – Head Mounted Display), dati relativi agli oggetti possono essere sovraimposti al contesto reale grazie a tecnologie di visualizzazione di realta’ aumentata (video see-through HMD), sistemi haptic con force-feedback sono usati per modificare la forma di un oggetto digitale in modo piu’ realistico ed intuitivo, simulando le caratteristiche di forma e materiale, cosi’ come sono percepite nella realta’.
L’obiettivo del presente progetto di ricerca è quello di sfruttare e validare le potenzialita’ delle tecnologie VR/AR sopra citate per migliorare ed ottimizzare la fase di progettazione/analisi di prodotto. Il progetto si propone di studiare e realizzare un ambiente virtuale denominato PUODARSI (Product User-Oriented Development based on Augmented Reality and interactive Simulation) ove sia possibile analizzare, migliorare ed ottimizzare le prestazioni di prodotti fisici esistenti in modo contestuale ed immediato. L’ambiente che si intende sviluppare permettera’ di ricostruire il prototipo virtuale di un oggetto fisico tramite tecniche di reverse engineering, di visualizzare in un ambiente di realta’ aumentata e modificare tramite dispositivi haptic la forma dell’oggetto, e di valutare, in modo contestuale e comparativo, l’effetto che le variazioni di forma apportate hanno sulle proprietà strutturali e fluidodinamiche dell’oggetto. L’ambiente consentirà agli utenti di accedere e gestire i moduli, la documentazione e la storia del prodotto, integrando i contenuti(di tipologie diverse) relativi al prodotto stesso.
Il concept del sistema PUODARSI e’ mostrato in Figura 1.



Figura 1. – Concept del sistema PUODARSI.

Il nuovo processo che si intende proporre per la valutazione ed ottimizzazione della forma di prodotto esistente e’ mostrato in Figura 2. L’oggetto di partenza è un prodotto fisico di cui non e’ disponibile o accessibile il modello CAD. Attraverso l’applicazione di tecniche di Reverse Engineering viene ricostruito il modello digitale dell’oggetto. La rappresentazione geometrica dell’oggetto viene ottimizzata e semplificata al fine di ottenere un modello base ottimale per le elaborazioni successive. A tal punto e’ necessario definire l’obiettivo dell’analisi che si intende effettuare al fine di produrre un modello base physics-based utilizzabile sia per lo specifico tipo di analisi, sia per la modifica effettuata utilizzando dispositivi haptic.
Quindi, il modello dell’oggetto viene rappresentato:
1) come modello composto da superfici di contatto da utilizzarsi per la modellazione e simulazione fluidodinamica (CFD);
2) come modello composto da pelle esterna da utilizzarsi per il calcolo di sollecitazioni (FEM).
A questo punto, il sistema esegue l’analisi richiesta, di tipo CFD o FEM, e quindi visualizza il risultato in un ambiente virtuale di tipo augmented dove vengono rappresentati contemporaneamente, nello stesso spazio di visualizzazione, l’oggetto fisico ed il prototipo virtuale analizzato. L’ambiente virtuale e’ altresi’ dotato di dispositivi haptic che permettono all’utente di modificare la forma del prototipo virtuale, percependo le caratteristiche fisiche dell’oggetto durante le operazioni di modifica (resistenza del materiale, proprieta’ superficiali, massa dell’oggetto, ecc.). A fronte delle modifiche effettuate sulla forma dell’oggetto, l’utente puo’ nuovamente verificare le caratteristiche del modello tramite l’ambiente di analisi, fino ad ottenere la forma ottimale.
Il sistema adottera’ una architettura di tipo distribuito, ed i moduli potranno essere usati in contesti dislocati, potranno utilizzare risorse locali, ed essere utilizzati da utenti diversi, con profili e competenze diverse, in modo collaborativo.
Il nuovo processo proposto ed il sistema PUODARSI verranno validati nel contesto di alcuni test case selezionati nella fase iniziale del progetto. Verra’ inoltre verificata e dimostrata l’efficacia dell’approccio proposto al fine di ottimizzare la fase di progettazione/analisi e ridurne conseguentemente i tempi di attuazione.


Figura 2. - Processo di ottimizzazione di forme di oggetti in ambiente haptic e di realta’ aumentata.

Aspetto decisamente innovativo del progetto e’ lo sviluppo di un ambiente di realta’ virtuale aumentata in cui un utente puo’ modificare la forma di un oggetto tramite l’uso di dispositivi haptic allo scopo di ottimizzarla, e di valutare al contempo ed in modo comparativo le modifiche apportate da un punto di vista strutturale e fluidodinamico, il tutto in un unico ambiente di simulazione. Cio’ rappresenta un significativo miglioramento in termini di efficienza, tempi ed anche usabilita’ rispetto alle tecniche ed agli strumenti attualmente disponibili. L’approccio proposto e’ di particolare rilevanza per il contesto applicativo dell’industrial design. Il sistema PUODARSI infatti si propone come strumento che consente di accorciare i tempi complessivi di sviluppo prodotto grazie al fatto che, data la semplicita’ d’uso e l’usabilita’ dell’interaccia del sistema, anche i designer stessi saranno in grado di valutare e verificare – seppur in modo qualitativo- se la forma dell’oggetto modellata soddisfa alcuni vincoli ingegneristici, verifica che tipicamente viene fatta a valle della fase di modellazione e che tipicamente genera numerose iterazioni delle attivita’ di modifica del modello/analisi.

Il programma di ricerca ha carattere multidisciplinare e le Unita’ coinvolte possiedono tecnologie e competenze complementari nei vari settori di interesse della ricerca, tali da garantire il raggiungimento dei risultati attesi. La Tabella 1 mostra le competenze delle varie unita’ rispetto alle principali aree di ricerca di rilevanza per il progetto. In evidenza sono mostrate le competenze esclusive di una Unita’ di Ricerca, non presenti presso altre Unita’.


Tabella 1. - Competenze delle Unita’ di Ricerca. <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il presente progetto comprende le seguenti aree di ricerca:
- la prototipazione virtuale;
- le tecniche e tecnologie di Augmented Reality;
- i sistemi di interazione haptic;
- la modellazione e simulazione physics-based;
- interazione multimodale utente-sistema;
- reverse engineering.
Di seguito viene presentato un breve stato dell’arte nelle suddette aree.

Prototipazione Virtuale
Le recenti tecniche e tecnologie di Prototipazione Virtuale permettono di rispondere a requisiti di progettazione tradizionale, cosi' come di design industriale; esse sono basate sulla definizione di un modello digitale del prodotto contenente informazioni geometriche, topologiche e funzionali. Scopo della Prototipazione Virtuale e' quello di fornire ai progettisti strumenti di progettazione e validazione facili da utilizzare, che migliorino la qualita' del prodotto, e che al tempo stesso riducano la necessita' di fabbricare prototipi fisici, che sono costosi, richiedono tempo, non permettono facili modifiche, configurazioni o varianti, e spesso non consentono iterazioni di validazione e verifica. Il prototipo virtuale viene utilizzato fin dalle prime fasi della progettazione per eseguire analisi e validazioni mediante simulazione, cosi' da ridurre il numero di prototipi fisici necessari, concentrandone l'utilizzo solo alla fine della fase di progettazione [1, 2]. La prototipazione virtuale e le relative tecniche e tecnologie sono divenute via via argomento di ricerca di interesse per il mondo accademico cosi’ come per quello industriale [3]. Il prototipo virtuale consente oggi la validazione di aspetti estetici, funzionali, ed ergonomici. Alcune applicazioni hanno raggiunto risultati soddisfacenti, altre necessitano di ulteriore studio e sviluppo al fine di essere efficacemente utilizzabili nel settore industriale.

Tecniche e tecnologie di Augmented Reality
Nell’ultimo decennio sono state sviluppate nuove tecnologie hardware e software nel settore Virtual/Augmented Reality orientate a mercati eterogenei quali militare, animazione/cinema/intrattenimento, medicale. Inizialmente l’approccio e’ stato del tipo technology push, dove la tecnologia non era mirata a risolvere problemi specifici, ma veniva piuttosto sviluppata e di volta in volta adattata al contesto applicativo. D’altra parte tali mercati hanno stimolato l’evoluzione ed innovazione di tecnologie grazie a disponibilita’ economiche consistenti, e grandi dimensioni del mercato. Tali tecnologie sono state applicate con successo nelle varie fasi dello sviluppo prodotto; in particolare, negli ultimi anni sono apparse tecniche e tecnologie di Realta' Virtuale (VR) e Realta' Aumentata (AR), che permettono all'utente di percepire visualmente in modo piu' realistico i prodotti progettati [4, 5]. In applicazioni di VR l'utente è immerso in un mondo completamente virtuale, e non è quindi in grado di percepire l'ambiente reale circostante. In applicazioni di AR, l'utente è in grado di osservare oggetti virtuali sovrapposti al mondo reale. Si utilizza il termine Mixed Reality per indicare applicazioni in cui le modalita’ di percezione dell’utente variano dal percepire unicamente il mondo reale al percepire unicamente il mondo virtuale, passando per le situazioni “augmented” intermedie [6]. Sistemi VR fanno uso di caschetti, visori, occhiali, che permettono di percepire in modo immersivo e in stereoscopia i modelli visualizzati. Altri sistemi consentono la visualizzazione stereoscopica di prodotti virtuali in grandezza reale (ad esempio, virtual rooms, sistemi CAVE, ecc.). Al fine di mostrare all’utente una immagine coerente con la sua posizione nello spazio e’ necessario rilevarne la posizione e l’orientamento. Per questo scopo, i sistemi di visione sono integrati a sistemi di tracciamento basati su tecnologie di tipo ottico, magnetico, meccanico, o su soluzioni ibride. Tali sistemi si differenziano in termini di prestazioni e di precisione di rilevamento degli oggetti, e sono in ogni caso soluzioni costose. Interessanti soluzioni di tracciamento di basso costo fanno uso di riferimenti, tipo marker o pattern, posizionati nell’ambiente reale, ove tecniche di elaborazione di immagini sono utilizzate per individuare la posizione dei riferimenti. Per quanto riguarda l’applicazione di tecnologia AR nel settore industriale, uno dei progetti di riferimento sviluppato da un corsorzio industriale tedesco e’ ARVIKA (www.arvika.de) che studia l’uso di tecnologie AR in vari settori quali automobilistico e aeronautico. A livello nazionale, in recenti attivita’ di ricerca il gruppo UniCAL studia la possibilità di impiegare le tecnologie AR nel processo di sviluppo del prodotto. L’Unita’ UniCAL ha sviluppato un'applicazione che permette ai progettisti di vedere i risultati di simulazioni sovrimposti al prodotto analizzato. Il sistema è basato su un tablet PC dodato di webcam che è impiegata per simulare la funzionalità see-through e per tracciare la posizione del display mediante un algoritmo di pattern recognition [7-9].

Sistemi di interazione haptic
Per quanto riguarda i dispositivi di interazione, le applicazioni di realta’ virtuale fanno spesso uso di dispositivi di input 3D (come mouse 3D e joystick) e di guanti sensorizzati [4, 10]. Sistemi innovativi sono i dispositivi haptic che permettono di percepire il contatto fisico con gli oggetti virtuali simulati [11]. Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi dispositivi haptic commerciali, cosi’ come molteplici prototipi di laboratorio. I dispositivi haptic si suddividono in dispositivi di force feedback e dispositivi tattili. I dispositivi di tipo force feedback stanno gradualmente penetrando il mercato. La maggior parte dei dispositivi commerciali sono di tipo point-based, ovvero simulano il contatto puntiforme con l’oggetto virtuale. I dispositivi di questo tipo piu’ diffusi sono PHANToM di SensAble technologies, Inc. (www.sensable.com), HapticMaster di MOOG-FCS (www.moog-fcs.com/robotics), e Virtuouse di Haption (www.haption.com). Esistono esempi di dispositivi che simulano il contatto di tutta la mano con l’oggetto virtuale sebbene siano poco utilizzati poiche’ piuttosto invasivi. Tra questi vi e’ il CyberForce prodotto da Immersion Corp. (www.immersion.com) ed esoscheletri come PERCRO (www.percro.org). In applicazioni industriali, i dispositivi haptic sono utilizzabili sia nella fase di modellazione di prodotto, che nella fase di validazione di molteplici aspetti. Nella fase di generazione di prodotto, tali strumenti permettono di modellare la forma, percependone col tatto le caratteristiche del materiale di cui sono fatti cosi' come nella realta' i modellisti operano su materiali tipo argilla, polistirolo, ecc. SensAble Technologies commercializza il sistema FreeForm (www.sensable.com/freeform/freeform.html) per la modellazione di plastilina virtuale utilizzato prevalentemente nel settore ludico/animazione e del disegno industriale. Il gruppo di ricerca PoliMI coordina il progetto Europeo FP6-IST T'nD (www.kaemart.it/touch-and-design) che si propone di realizzare un sistema che simula la rimozione di materiale da un blocco di plastilia attraverso l’uso di un dispositivo haptic che imita una raspa reale [12-15]. Interessanti applicazioni sono state sviluppate utilizzando il sistema Haption (www.haption .com) per la simulazione e validazione di operazioni di montaggio/smontaggio di parti di sistemi piu’ complessi.

Modellazione e simulazione physics-based
Con modellazione e simulazione physics-based si intendono l’insieme delle tecnologie e dei metodi che permettono di riprodurre ed analizzare su un prototipo virtuale comportamenti tipici del prototipo reale. La specificazione physics-based evidenzia il fatto che i fenomeni indagati sono dipendenti principalmente dalle caratteristiche meccaniche in particolare e fisiche in generale del prototipo reale che il virtuale tende a riprodurre. A tal fine, molteplici tecniche e strumenti di tipo CAE- Computer Aided Engineering permettono di ottenere simulazioni realistiche; in particolare si segnalano le tecniche multibody, il metodo degli elementi finiti e la modellazione cosiddetta particle-based. Il metodo degli elementi finiti permette la risoluzione per via numerica di problemi di campo; le applicazioni sono svariate e spaziano dall’indagine strutturale all’analisi modale, dallo studio termico, sia a regime che in transitorio, all’analisi fluidodinamica, fino allo studio delle interazioni tra fluido e struttura [16, 17]. Di particolare interesse sono le simulazioni di tipo strutturale riguardanti parti caratterizzate da rilevante deformabilità presenti in numerosi prodotti (ad esempio, parti in elastomero, in materiali plastici e via dicendo). Un metodo alternativo al precedente è quello cosiddetto “particle based”; fondato sulla discretizzazione di un continuo con masse puntiformi e nella rappresentazione delle caratteristiche meccaniche con forze agenti tra le particelle, è stato sviluppato prevalentemente per applicazioni nel settore della computer graphics e dei filmati digitali. Tuttavia ha conosciuto notevoli applicazioni di tipo tecnico, soprattutto nel settore della simulazione di materiali altamente deformabili quali i tessuti. In questo ambito, ma anche in quello dell’analisi FE su materiali con elevate deformazioni quali gli elastomeri, il gruppo PoliMI può vantare significative esperienze [18, 19]. La fluidodinamica computazionale (CFD-Computational Fluid Dynamics) consente lo studio del comportamento dei fluidi in un determinato dominio spaziale attraverso la soluzione numerica delle equazioni differenziali di Navier-Stokes, per mezzo di una discretizzazione che prevede l’utilizzo del metodo dei volumi finiti (approccio standard), degli elementi finiti o delle differenze finite (solo per codici specializzati) [20, 21]. Il gruppo di ricerca UniCAL ha esplorato in un recente lavoro la possibilità di utilizzare le tecniche di AR per analizzare i risultati delle simulazioni fluidodinamiche [9]. Altre ricerche si sono proposte di creare simulazioni real-time del comportamento dei fluidi in ambienti virtuali dinamici [22].

Interazione multimodale utente-sistema
Il settore della ricerca nell’area Human Computer Interaction (HCI) si e’ finora prevalentemente preoccupato di studiare tecniche e modalita’ di interazione di utenti col mondo bi-dimensionale, e di sviluppare relative metodologie e strumenti di authoring e di validazione. Poco e’ stato fatto relativamente alle applicazioni tri-dimensionali e di VR/AR ove l’uso di vari canali percettivi e relativi media ed informazioni richiedono modalita’ di interazione e relativi strumenti di sviluppo di interfacce utente piu’ appropriati ed articolati. La difficoltà dell'attività di progetto di sistemi complessi e la necessità della collaborazione di esperti di diverse discipline per garantire l'usabilità e la funzionalità del prodotto, sono state riconosciute fin dagli anni '80 [23]. Lo studio dell'attività degli esperti di dominio e gli end users ha evidenziato il sorgere di nuove esigenze sia rispetto ai linguaggi e sistemi informatici da usare nella loro attività che rispetto alle tecniche di interazione con i sistemi di programmazione e con i sistemi di produzione e di supporto all'attività di lavoro che utilizzano [24]. Per permettere all'end user una piena comprensione del processo in corso e la possibilità di esprimere correttamente le proprie intenzioni è stato proposto l'uso dei cosiddetti linguaggi visuali [25]. Tecniche della manipolazione diretta [26], in cui l'utente opera su entità virtuali, quali widget, icone o forme virtuali che ricordano gli oggetti a lui familiari, sono integrate con gli approcci visuali per creare ambienti virtuali usabili e gestibili dagli end user [27]. Queste tecniche sono state estese all'interazione con mondi virtuali 3D [28]. L'unità UniMI è attiva nel campo del End User Development - EUD, dello sviluppo di sistemi visuali a manipolazione diretta e dell'interazione multimodale. Nel campo dei linguaggi visuali i ricercatori dell'unità sono tra i proponenti di un modello che descrive il processo di interazione visuale uomo-macchina [29]. Questo modello è stato usato per esplorare le problematiche dell'integrazione di tecniche di interazione haptic e visuali [30, 31], e per definire una metodologia di sviluppo di sistemi di supporto alla progettazione partecipativa di sistemi EUD che permettano di gestire i contenuti delle diverse tipologie richieste dai sistemi VR [32] e al loro uso [33].

Reverse Engineering
L'acquisizione accurata di oggetti fisici da impiegare sia nella progettazione che nella fabbricazione del prodotto negli ultimi anni è un'esigenza sempre più sentita. Le tecniche di ingegneria inversa offrono la possibilità di creare un modello CAD di un oggetto fisico a partire da una densa nuvola di punti acquisita con tecniche di digitalizzazione 3D. La rappresentazione di un oggetto avviene tipicamente attraverso un processo di creazione di una mesh triangolare, seguita da una trasformazione in patch di superfici parametriche (Bezier, B-Spline or NURBS). A causa delle limitazioni dei dispositivi di acquisizione, sono necessari alcuni strumenti software per modificare le nuvole di punti ed ottenere un più accurato modello di superfici. Alcune operazioni come cancellare o aggiungere punti, riempire dei vuoti, ridurre le imprecisioni, semplificare la nuvola di punti consentono di ottenere un modello più accurato e con un ridotto numero di punti, prima di procedere alla creazione delle superfici [34]. UniNa si e' occupata del problema dell'interscambio di dati di diversa natura, tra diversi sistemi hw e sw utilizzando opportuni protocolli di scambio dati [35].

Lo sviluppo tecnologico e l’uso di tecnologie VR/AR orientate ad applicazioni industriali sono state finora poco indagate. In due settori l’interazione 3D ha trovato maggiori applicazioni. Il primo ha avuto un interesse accademico e riguarda la modellazione di forme. Il secondo ha trovato una più vasta applicazione nell’industria e concerne la prototipazione virtuale.
Diverse industrie, specialmente del settore automobilistico e aeronautico, si sono già dotate di laboratori di VR tecnologicamente molto avanzati spesso basati sistemi di visualizzazione stereoscopica di grandi dimensioni che possono assumere diverse configurazioni secondo le esigenze. I sistemi VR attualmente impiegati in contesti industriali vengono utilizzati prevalentemente per la visualizzazione in scala reale dei prototipi virtuali detti anche Digital Mock-Up (DMU). Tramite la visualizzazione dei DMU in VR è, infatti, possibile ridurre il numero di prototipi fisici che occorre realizzare per valutare le caratteristiche estetiche del prodotto, ma anche svolgere altre attività progettuali importanti come, ad esempio, valutare l’accessibilità e la smontabilità dei componenti, validare il prodotto verificando la presenza di errori di modellazione, visualizzare i risultati delle simulazioni aerodinamiche o strutturali, etc. [36, 37]. L’uso di tecnologie AR trova prevalente attenzione nel settore medicale e militare, ma poco nel settore industriale; l’interazione haptic e’ un dominio relativamente nuovo ed il suo impiego in applicazioni industriali necessita di indagine e sperimentazione. Infine, aspetti di HCI 3D multimodale richiedono lo studio di nuovi paradigmi di interazione che supportino sia la progettazione che la realizzazione di interfacce specializzate per applicazioni VR/AR. Quindi lo studio della possibilità di integrare sistemi haptic, ambienti di visualizzazione immersiva e simulazioni physics-based può aprire la strada a nuove applicazioni e permettere la creazione di un sistema completamente virtuale per una progettazione assistita dall’analisi e simulazione.
Il progetto si prefigge di contribuire all’avanzamento della ricerca sull’impiego delle suddette tecniche e tecnologie nel settore dello sviluppo prodotto. <<<