Uma estratégia de integração entre plantas baixas CAD e Realidade Virtual: estudo de caso aplicado a subestações de energia elétrica

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i14.21765

Palavras-chave:

Integração; Computer-Aided Design; Realidade Virtual; Arquitetura de Software; Modelagem 3D

Resumo

Muitos setores têm se beneficiado com a tecnologia de Realidade Virtual (RV), como, por exemplo, as indústrias na aplicação em processos de revisão de desenhos de engenharia. É amplamente atribuída ao treinamento de operadores, arquitetura, engenharia, educação, simulação e prototipagem, pois proporciona um alto nível de imersão e fidelidade na representação das informações. O contexto atual sobre a integração entre Computer-Aided Design (CAD) e RV apresenta métodos de desenvolvimento e manutenção demasiadamente complexos, exigindo intervenções manuais que dificultam a transferência das informações, expressando um estado imaturo da tecnologia. Diante deste cenário, o trabalho propõe uma metodologia de integração entre plantas baixas CAD e RV através de uma arquitetura de software que possibilita realizar a união entre as tecnologias de forma automática. Foi realizada uma análise em trabalhos correlatos com a finalidade de obter o estado da arte e as tecnologias que estão sendo utilizadas, além de apontar a contribuição da metodologia proposta. Através de um estudo de caso aplicado a subestações de energia elétrica em um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), foi realizado testes de integração, reconstrução do Ambiente Virtual (AV) e desempenho. A metodologia apresentou excelentes resultados, a integração entre plantas baixas CAD e o software de Realidade Virtual demonstrou ser possível adequar o espaço bidimensional CAD para representação em um AV tridimensional, facilitando e melhorando o processo de concepção de subestações virtuais. Também, o processo de reconstrução apresentou um desempenho satisfatório, concluindo as tarefas em tempos curtos e sem a necessidade de processos manuais de usuários.

Biografia do Autor

Camilo de Lellis Barreto Junior, Universidade Federal de Uberlândia

Doutorando pelo programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) com ênfase em Realidade Virtual aplicada em Sistemas Críticos de energia elétrica, onde recebeu o título de Mestre em Ciências em 2016. Bacharel em Engenharia da Computação pela Universidade de Uberaba (UNIUBE), em 2014. Integrante do Grupo de Pesquisa em Realidade Virtual e Aumentada (GRVA - UFU). Tem experiência nas áreas de Engenharia da Computação e Computação Gráfica, atuando principalmente nos seguintes temas: Desenvolvimento de Software, Softwares Embarcados, Sistemas Microcontrolados, Ferramentas CAD (Inventor, AutoCAD, SolidWorks), Modelagem 3D, Game Design, Ambientes Virtuais Realísticos, Realidade Virtual e Aumentada. 

Paulo Camargos Silva, Universidade Federal de Uberlândia

Graduado pela Universidade Federal de Uberlândia em Engenharia Biomédica. Atualmente estou cursando o Mestrado em Engenharia Biomédica na Faculdade de Engenharia Elétrica, também na mesma instituição em Sistemas e Dispositivos Computacionais aplicados à Saúde. Atualmente trabalho com Realidade Virtual e Aumentada e Processamento de Imagens Médicas no Laboratório de Computação Gráfica e Engenharia Biomédica.

Alexandre Carvalho Silva, Instituto Federal Goiano

Professor efetivo do Instituto Federal Goiano - Morrinhos, Doutor e Mestre em Ciências, com ênfase em Computação Gráfica/Realidade Virtual, pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia, Pós-Graduado (Lato Sensu) em Desenvolvimento de Sistemas Web e Dispositivos Móveis pelo Instituto Federal do Triângulo Mineiro. Possui graduação em Sistemas de Informação pelo Instituto Luterano de Ensino Superior de Itumbiara - ILES/ULBRA. É líder do grupo de pesquisa NuPPGIN (Núcleo de Pesquisas em Processamento Gráfico e Interação Natural).Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Computação Gráfica, Realidade Virtual e Aumentada.

Edgard Afonso Lamounier Junior, Universidade Federal de Uberlândia

Concluiu o ciclo básico de Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Uberlândia (UFU), no período de 1982 a 1984. Possui graduação em Matemática (1986) e mestrado em Engenharia Elétrica (1989) pela UFU. Em 1996, obteve o título de PhD pela Universidade de Leeds, Inglaterra, sendo reconhecido no Brasil com o título de Doutor em Engenharia Elétrica. Atualmente, é professor Titular da Faculdade de Engenharia Elétrica da UFU. Foi Coordenador de seu Curso de Graduação em Engenharia Biomédica de 2009 a 2013, Coordenador de seu Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica de 2013 a 2015 e Coordenador de seu Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica de 2015 a 2019. De 2013 a 2017, foi o Coordenador Geral de um Projeto Brafitec (intercâmbio entre alunos franceses e brasileiros na área de Engenharia) com a rede Polytech e, atualmente, coordena outro projeto Brafitec com a rede INSA. Foi também Tutor do PET Institucional da Engenharia Biomédica de 2010 a 2017 e, atualmente, é Tutor do PET-MEC Engenharia Elétrica. Tem experiência na área de Engenharia e Ciência da Computação, com ênfase em Arquitetura de Sistemas de Computação e Computação Gráfica. Atua, principalmente, no estudo de aplicações de Realidade Virtual e Aumentada em Educação à Distância, Reabilitação Motora e Sistemas de Engenharia. É membro efetivo da Sociedade Brasileira de Computação (SBC) e da Sociedade Brasileira de Engenharia Biomédica (SBEB). Em 2007, concluiu um MBA na área de Administração de Negócios e Comércio Eletrônico pela Abet Open University, USA. Foi Presidente da Comissão Especial de Realidade Virtual da Sociedade Brasileira de Computação (CE-RV/SBC), para a gestão 2010-2012.

Alexandre Cardoso, Universidade Federal de Uberlândia

Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal de Uberlândia (1987), Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1991) e Doutor em Engenharia Elétrica (Engenharia de Sistemas Digitais) pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2002). É professor Titular da Universidade Federal de Uberlândia, foi Coordenador do Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica (2008 a 2013 e 2017-2018). Atuou como Coordenador do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica (1995-1997). Tem experiência nas áreas de Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação, com ênfase em Engenharia de Software e Computação Gráfica, atuando principalmente nos seguintes temas: Realidade Virtual, Realidade Aumentada, Educação, Ambientes Virtuais, Interfaces Humano Computador e Visualização da Informação. Atuou como Coordenador da Comissão Especial de Realidade Virtual - CERV, da Sociedade Brasileira de Computação - SBC e é membro da mesma desde sua criação.

Referências

Baca, M. & Getty Research Institute (Orgs.). (2008). Introduction to metadata (2nd ed). Getty Research Institute.

Ciprian Firu, A., Ion Tapîrdea, A., Ioana Feier, A., & Drăghici, G. (2021). Virtual reality in the automotive field in industry 4.0. Materials Today: Proceedings, 45, 4177–4182. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.037

Freeman, I. J., Salmon, J. L., & Coburn, J. Q. (2016). Cad integration in virtual reality design reviews for improved engineering model interaction. Volume 11: Systems, Design, and Complexity, V011T15A006. https://doi.org/10.1115/IMECE2016-66948

Guedes, G. T. A. (2012). Um metamodelo UML para a modelagem de requisitos em projetos de sistemas multiagentes. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/56847

Han, Y.-S., Lee, J., Lee, J., Lee, W., & Lee, K. (2019). 3D CAD data extraction and conversion for application of augmented/virtual reality to the construction of ships and offshore structures. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 32(7), 658–668. https://doi.org/10.1080/0951192X.2019.1599440

ISO. (2020). Information Technology for Learning, Education and Training — Human Factor Guidelines for Virtual Reality Content — Part 1: Considerations when Using VR Content; Standard ISO/IEC TR 23842-1:2020; International Organization for Standardization: Geneva, Switzerland.

Kovar, J., Mouralova, K., Ksica, F., Kroupa, J., Andrs, O., & Hadba, Z. (2016). Virtual reality in context of Industry 4.0 proposed projects at Brno University of Technology. 2016 17th International Conference on Mechatronics - Mechatronika (ME), 22, 1-7.

Kuts, V.; Otto, T.; Caldarola, E, G.; Modoni, G. E.; Sacco, M. (2018). Enabling the Teaching Factory leveraging a Virtual Reality system based on the Digital Twin. In: K. Helin, M. Poyade, M. D'Cruz, R. Eastgate (Ed.). The Industrial Track of EuroVR 2018: Proceedings of the 15th Annual EuroVR Conference (26−31). VTT Technical Research Centre of Finland.

Lorenz, M., Spranger, M., Riedel, T., Pürzel, F., Wittstock, V., & Klimant, P. (2016). Cad to vr – a methodology for the automated conversion of kinematic cad models to virtual reality. Procedia CIRP, 41, 358–363. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.12.115

Martin, G., Steger, W., Stelzer, R., & Bertelmann, K. (2017). Meta-model for VR-based design reviews. 4, 337–346.

Mattioli, L. (2015). Uma proposta de um procedimento para a geração semiautomática de ambientes virtuais para subestações de energia elétrica [Universidade Federal de Uberlândia]. https://doi.org/10.14393/ufu.di.2015.338

Nugraha Bahar, Y., Landrieu, J., Pére, C., & Nicolle, C. (2014). CAD data workflow toward the thermal simulation and visualization in virtual reality. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 8(4), 283–292. https://doi.org/10.1007/s12008-013-0200-5

Pessoa, A.; Gomes, D., Jr.; Reis, P.; Paiva, A.; Silva, A.; Braz, G.; Araújo, A. (2017). Uma ferramenta de autoria para construção de ambientes de realidade virtual para subestações de energia baseada em panoramas aumentados. In: Conference on Graphics, Patterns and Images, 30. (SIBGRAPI), Niterói, RJ. Proceedings. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação.

Quevedo, W. X., Sánchez, J. S., Arteaga, O., Álvarez V., M., Zambrano, V. D., Sánchez, C. R., & Andaluz, V. H. (2017). Virtual reality system for training in automotive mechanics. Augmented Reality, Virtual Reality, and Computer Graphics (Vol. 10324, p. 185–198). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-60922-5_14

Roldán, J. J., Crespo, E., Martín-Barrio, A., Peña-Tapia, E., & Barrientos, A. (2019). A training system for Industry 4.0 operators in complex assemblies based on virtual reality and process mining. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 59, 305–316. https://doi.org/10.1016/j.rcim.2019.05.004

Sheridan, T. B. (2000). Interaction, imagination and immersion some research needs. Proceedings of the ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology - VRST ’00, 1. https://doi.org/10.1145/502390.502392

Stark, R., Israel, J., & Wöhler, T. (2010). Towards hybrid modelling environments—Merging desktop-CAD and virtual reality-technologies. CIRP Annals, 59(1), 179-182. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.102

Technologies, U. ([s.d.]). Unity real-time development platform. https://unity.com/

Tori, R., Kirner, C., & Siscoutto, R. A. (2006). Fundamentos e tecnologia de realidade virtual e aumentada. Editora SBC.

Wolfartsberger, J. (2019). Analyzing the potential of Virtual Reality for engineering design review. Automation in Construction, 104, 27–37. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.03.018

Zawadzki, P., Gorski, F., Bun, P., Wichniarek, R., & Szalanska, K. (2018). Virtual reality and cad systems integration for quick product variant design. Advances in Manufacturing (p. 599–608). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-68619-6_57

Downloads

Publicado

31/10/2021

Como Citar

BARRETO JUNIOR, C. de L.; SILVA, P. C.; SILVA, A. C.; LAMOUNIER JUNIOR, E. A. .; CARDOSO, A. Uma estratégia de integração entre plantas baixas CAD e Realidade Virtual: estudo de caso aplicado a subestações de energia elétrica. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 14, p. e221101421765, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i14.21765. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/21765. Acesso em: 4 jul. 2024.

Edição

Seção

Engenharias