Plate-forme française de réalité virtuelle B. Arnaldi Octobre 2002 SITEF-Toulouse

Plate-forme française de réalité virtuelle

B. ArnaldiOctobre 2002

SITEF-Toulouse

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Plan de l’exposé

Introduction à la RV

Enjeux et objectifs de la RV

Structure de PERF-RV

État d’avancement de PERF-RV

Actions de diffusion

Perspectives à T0+36

Conclusions

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Réalité virtuelle

définition : réalité virtuelle : ensemble de techniques

permettant de reproduire le plus fidèlement possible, par calcul temps réel, le comportement d’entités 3D en interaction entre elles et avec le monde réel composé entre autre d’un ou plusieurs utilisateurs exploitant de multiples canaux sensoriels

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Réalité virtuelle

u tilisa te u r(s) P é riph é riq u es ca lcu la te u r(s)

A p p lica tio n R V

Entrée : position, force, voix, ...

Sortie : visualisation, son, force, ...

Modèles 3D :

•géometrie

•dynamique

•comportement

Gestion des modèlesMonde réel

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Réalité virtuelle

Principales difficultés : la latence : délai dans la boucle

o Interaction avec l’utilisateuro calcul de la restitution sensorielle du système simulé

calcul temps réel réalisme du comportement sensoriel

u tilisa te u r(s) P é riph é riq u es ca lcu la te u r(s)

A p p lica tio n R V

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Enjeux et objectifs

La réalité virtuelle, contexte du BE du futur Quels sont les apports potentiels de la réalité

virtuelle pour l’amélioration de la productivité industrielle ?

Quelles sont les nouveaux services atteignables par ces techniques ?

Quelles sont les perspectives de déploiement ?

« Aujourd’hui des questions, peu de réponses »

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Enjeux et objectifs

Objectifs de PERF-RV Factoriser l’analyse des besoins industriels sur un

large spectre applicatif (automobile, aéronautique, énergie, défense, …)

Prototyper des solutions innovantes o A la frontière du logiciel et du matérielo Sur des problèmes concrets

Créer une communauté scientifique et techniqueo Capitaliser la connaissanceo Diffuser la connaissance acquise

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Appel à propositions 2000 du RNTL Début des travaux : fin février 2001 Durée : 3 ans Ministère de la Recherche (logique exploratoire !)

Pilotage Inria, CEA, Adepa

Partenaires industriels EADS CCR, IFP, Clarté, Dassault Aviation, EDF, Giat

Industrie, PSA, Renault

Partenaires recherche École des Mines de Paris, Ensam, Labri, LRP, Limsi

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Organisation en 4 sous-projets Interfaces haptiques et visualisation immersive Interface multimodale et coopérative Simulation d’assemblage et de montage Formation au geste technique

Groupe de travail

Actions spécifiques

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Analyse du besoin et état de l’art

Réalisation du document Les GT des sous-projets PERF-RV Expression de l’existence de la communauté RV

française Portée du document

Actuellement en chantiero Mise à jour incrémentaleo Phase de validation interne en cours

Vocation à une large diffusion (site PERF-RV)o Version libre téléchargeable (bientôt)

http://www.perfrv.org

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Bilan matériel et humain PerfRv à fin 2001 (industriel)

3 ingénieurs

2 ingénieurs

1 thésard

Mur d’image (pas de stéréo)

2 ingénieurs Reality Center

2 ingénieurs SAS cube (4 faces)

2 ingénieurs Mur d’image

1 ingénieur

3 ingénieurs Cube ™ 5 faces

2 ingénieurs Reality Center

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Bilan matériel et humain PerfRv à fin 2001 (recherche)

4 chargés de recherche 2 ingénieurs expert 2 thésards

Reality Center ™ workbench ™

Interface haptique 6D

3 ingénieurs 1 thésard

Holospace ™ (2 faces) +

Interface haptique 6D

2 ingénieurs de recherche Interface haptique

2 ingénieurs 1 thésard

Cube ( 5 faces)

2 ingénieurs de recherche Reality Center ™

1 ingénieur de recherche 1 thésard

1 ingénieur de recherche 1 ingénieur d’étude 1 chargé de recherche

Cube (2 faces)

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PERF-RV : plate-forme technologique

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Un large panel d’interfaces Homme-Machine

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Sous-projets et actions de Perfrv Sous-projet 1 : Interfaces haptiques et visualisation immersive (CEA-List)

Action A1 : Groupe de Travail SP1 Action A2 : Démonstrateur interface haptique et visualisation immersive Action A3 : couplage haptique-visuel Action A4 : Conception et revue de projet immersives dans un MOVE Action A5 : Retour d’effort pour les études d’ergonomie Action A6 : Intégration des techniques de RV dans le processus de conception et de

développement de produits Sous-projet 2 : Interface multi-modale et coopérative (INRIA-Rennes)

Action A1 : Groupe de Travail SP2 Action A2 : Serveur distribué d'événements pour dispositifs de RV Action A3 : Interactions coopératives locales et distantes

Sous-projet 3 : Simulation d’assemblage et de montage (CEA-List) Action A1 : Groupe de Travail SP3 Action A2 : simulation d’assemblage et montage Action A3 : Extraction d’éléments issus de simulation d’assemblage et montage Action A4 : Simulation en réalité virtuelle d’un assemblage aéronautique Action A5 : Revue d'application montage virtuel dans le domaine automobile

Sous-projet 4 : Formation au geste technique (INRIA-Rennes) Action A1 : Groupe de Travail SP4 Action A2 : Forum des métiers

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SP1 Interfaces haptiques et visualisation immersive

A4: Conception et revue de projet immersive dans un MOVE™

Objectif : Doter la plate forme d’une salle immersive de type CAVE™ – Permettre de qualifier cette technologie dans son utilisation industrielle

Partenaires : PSA Peugeot Citroën - ENSAM Durée : 3 ans Avancement :

Choix du système MOVE™ de BARCO avec calculateurs SGI Il est opérationnel dans les murs de PSA Peugeot Citroën à Carrières-sous-

Poissy depuis début 2002 pour une durée de 1 an Des expérimentations y sont conduites sur des projets industriels de nouveaux

véhicules ou de nouveaux moyens de production avec différents métiers : stylistes, architectes véhicules, ergonomes, préparateurs process, …

Une chaîne de traitement des données appelée ASIMOV a été développée pour utiliser des données CAO CATIA, ICEMSURF et AUTOSTUDIO

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Démonstration :Visite virtuelle des monospaces C8 Citroën et 807 Peugeot La configuration matérielle utilisée est le MOVE™ La réalisation a consisté à récupérer les données de la

Maquette Numérique des véhicules, appliquer la chaîne ASIMOV, définir des scènes de présentation des véhicules (ville, showroom), appliquer des événements (ouverture et fermeture des portes, réglage des sièges, …), ajouter des sons couplés aux événements

La démonstration permet :o aux équipes de PSA Peugeot Citroën de prendre connaissance

des possibilités d’utilisation d’un tel équipement, rare dans l’industrie, et de le positionner dans le processus de développement véhicule et process

o à l’ENSAM de présenter une application industrielle à diverses populations : industries, centres de recherche, …



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Démonstration (suite) :Visite virtuelle des monospaces C8 Citroën et 807 Peugeot Le caractère innovant de la démonstration provient du fait

que le MOVE™ est le seul CAVE™ en utilisation industrielle en France actuellement ; sa re configurabilité en fait un équipement unique au monde ; le niveau d’immersion dans cet environnement virtuel est élevé et la taille de l’équipement permet le travail collaboratif d’une équipe

Le potentiel industriel sous-jacent est en cours d’évaluation chez PSA Peugeot Citroën sur des cas réels. En cas de retour définitivement positif, l’intention pour le Groupe est d’équiper ses équipes de développement et en premier les équipes du futur Centre de Design en cours de construction à Vélizy



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Démonstration :



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Démonstration :



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Démonstration :



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Démonstration :



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SP2 Interfaces multimodales et coopératives

A3: Interaction coopératives locales et distantes

Objectif : Développement de nouvelles techniques d’interaction coopératives locales et distantes

Partenaires : INRIA Rennes et Rocquencourt, LIMSI, LABRI, Renault - durée: 3 ans

Avancement +12 : Interactions coopératives sur un modèle de Renault Scénic avec de nouveaux interacteurs

Rennes Rocquencourt

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SP2 Interaction multi-modale et coopérative

A3 : Interactions coopératives locales et distantes

en univers 3D Objectif : interagir en univers virtuels 3D :

à plusieurs utilisateurs simultanés en local ou entre sites distants sur des données industrielles techniques (ex :

automobiles) sur plusieurs modes d’interaction

Partenaires : INRIA Rennes et Rocquencourt, LIMSI - CNRS, LaBRI,

Renault, CEA, EDF Avancement :

intégration de nombreux périphériques d’interaction

partage de données 3D avec OpenMASK

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Démonstration : interactions multi-utilisateurs contraintes sur des éléments de véhicule un ou plusieurs utilisateurs données géométriques Renault et application OpenMASK respect de contraintes cinématiques partage possible des interactions intéressant pour des revues de projets



en univers 3D

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Démonstration : un utilisateur avec interactions contraintes



en univers 3D

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Démonstration : 2 utilisateurs en coopération



en univers 3D

Rennes Rocquencourt

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SP3 Simulation d’assemblage et de montage

A5 : Revue d’application montage virtuel dans le domaine automobile

Démonstration :3scénarios spécifiés par Renault sont en cours de réalisation

- Colonne de direction de la Clio- Léve-vitre de la porte avant de la Mégane

- Console centrale de la CLIO La plate-forme PHARE comprend : 1 virtuose 6D-RV d’Haption , un

sytème de visualisation composé de 2plan (mur+sol)avec des rétro-projections stéréoscopiques .

Cette démontration répond aux objectifs attendus :- Possibilité de prendre en compte le montage/demontage

en amont d’un projet d’étude =>suppression de protos , augmentation importante de la réactivité => gain en coût et délai

Elle apporte en innovation :- Le travaille en contexte à l’échelle 1

- Le bon ressenti des systèmes haptiques - Le temps réels dans le calcul des collisions en

continu . Potentiel industriel :

- Gains importants en coût et délai- Gains en qualité de montage => qualité du

produit

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Environnement de démonstration :

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Exemple de résultat :



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SP 4 Formation au geste technique

A2: Forum des métiers

Objectif : Utiliser la réalité virtuelle et en particulier les systèmes à retour d’effort

et de sensation dans le cadre de simulateurs dédiés à la formation au geste technique. Application à un cas concret : « Le fraisage »

Partenaires : CLARTE , AFPA ,SIMTEAM (sous traitant)

Avancement : État de l’art dans le domaine de la RV et la formation Identification d’un contexte métier avec recherche d’un partenaire

spécialisé dans l’ingénierie pédagogique autour de la formation technique : AFPA

Caractérisation du simulateur permettant d’initier les stagiaires aux machines tournantes

Développement de la première version du simulateur, avec utilisation d’un Phantom pour le retour d’effort

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Démonstration : Configuration

o 1 PC biprocesseur avec carte graphique Wildcat 4210o 1 Phantom o 1 ensemble en composite pour simuler le tablier de la fraiseuse

Réalisationo 1 environnement virtuel reproduisant un atelier et une fraiseuseo 1 manipulation de la tête de la fraiseuse via le Phantom avec retour de

force proportionnel à l’effort exercé par la fraiseuse sur la pièce

Innovation o Retour d ’effort appliqué à la RV augmentée

– Métaphore de l’appareil à main pour ressentir l’effort

o Implication de formateurs pour caractériser le simulateur

Potentiel industriel sous-jacento Implantation de simulateurs dans les différents centres de formation

SP 4 Formation au geste technique

A2 : Forum des métiers

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Démonstration :

SP 4 <Formation au geste technique>

A<2>: <Forum des métiers>

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Ouverture de la plate-forme

Attractivité nationale / règles d’ouverture de la plate-forme aux nouveaux partenaires

EDF (projet RNTL labellisé) ALSTOM Transport (projet RNTL labellisé) AFPA (auditeur libre) INRS (auditeur libre) Haption (projet RNTL labellisé) Université d’Orléans (auditeur libre)

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Actions de diffusion

Diffusion OPEN MASK Plate-forme logicielle de réalité virtuelle OPEN Source

o Multi-plate-forme matérielle (IRIX / Linux) Action spécifique de développement logiciel INRIA

o Noyau et visuel (Station, Reality Center, Workbench)o Ressources humaines spécifiques INRIA

Action PERF-RVo SP1 et SP3 : collisions, simulateur dynamique, haptiqueo SP2 : module d’interaction multimodal, coopération locale et

distante (déjà distribué)o SP4 : à venir

Disponibilité OpenMASK 3.0 (source + documentation + tutoriels) : février 2002

o http://www.OpenMASK.org

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OPEN CASCADE, FranceÉlectricité de France R&D, France VTT, Finland

ONDIM, FranceEADS-CCR, France VOLVO, Sweden

Matra-Datavision, FranceDassaut Systems, France Virtools, France

John DEERE, GermanyDassaut Aviation, France University of Valencia, Spain

Italdesign-Giugiaro, ItalyCSSI, France University of Salford, UK

INSIGHT Instruments, AustriaCRF, Italy University of Nottingham, UK

INRS, FranceCollege de France LPPA, France University of Manchester, UK

INRIA, FranceCOAT-Basel, Switzerland University of Evry, France

IfADo, GermanyCNRS-Mouvement & Perception, France University of Aalborg, Denmark

ICIDO, GermanyCNRS-LIMSI, France TGS, France

ICC-FORTH, GreeceClarte, France TELESPAZIO, Italy

IAO-FhG, GermanyCIRA, Italy Technotoys, Finland

Helsiniki Univ. of Tech, FinlandCEA, France Technatom, Spain

Hellenic Institute of Transport, Alstom Transport, France Tampere Virtual Reality Center,

Haption, FranceAlenia Spazio, Italy SNECMA, France

France-Telecom R&D, FranceAlenia Aeronautica, Italy SSNCF, France

ESI-Group, FranceAFPA, France

Renault, FranceENSMP, FranceADEPA, France

QinetiQ, UKENSAM, FranceActiCM, France

PSA Peugeot Citroen, FranceENIB, FranceICCS/NTUA, Greece

Simteam, France

NoE Intuition : Partenariat

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EDUTAINMENTAUTOMOTIVE

COLLABORATIVE

WORKPLACES

EVALUATION & TESTING

CONSTRUCTIONSAEROSPACE

STANDARDS/GUIDELINES

DESIGN & ENGINEERING

MEDICAL

ENERGY

TRAINING

VR TECHNOLOGIES

INTUITIONINTUITION

A NetworkA Network

StructureStructure

NoE INTUITION : Groupes travails

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Conclusion

Montée en puissance de la RV en France Des actions fondamentales

o Traiter les « bons » problèmes industrielso Recherche de solutions innovantes

Des actions appliquéeso Factoriser les moyens et les développementso Démontrer la faisabilité opérationnelleo Favoriser le déploiement de la technologie

Diffuser (y compris vers les PME/startup)o La connaissance acquiseo Des résultats logiciels

Vers le 6ème PCRD

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Conclusion

Une activité importante De réflexion scientifique et technique De réalisation De diffusion

Atouts de PERF-RV Une vraie communauté recherche/industrie De réelles actions de transfert technologique Montée en charge progressive

Documents

Plate-forme française de réalité virtuelle B. Arnaldi Octobre 2002 SITEF-Toulouse