Advanced Physics (XDE)

Simulation multi-physique interactive et temps réel en XR

Le module Advanced Physics ouvre de nouvelles perspectives en matière de précision et de réalisme dans les expériences XR.
En combinant les simulations physiques avancées d’XDE Physics aux rendus ultra-réalistes d’Unreal Engine, il permet de reproduire, en temps réel, des comportements physico-réalistes d’une grande fidélité.

Une solution de pointe développée par le CEA List

Advanced Physics se base sur XDE Physics, le moteur de simulation multi-physique interactive conçu par le CEA List (Laboratory for Integration of Systems and Technology).

Il est issu de 20 ans de recherche du CEA dans le domaine du nucléaire.
Intégré aux solutions immersives de SKYREAL, il apporte un niveau de réalisme et de précision inégalé en réalité virtuelle et étendue.

Le module Advanced Physics répond aux exigences des simulations physiques haute précision pour des projets industriels complexes.
En se basant sur les données CAO, il permet de simuler des interactions ultra-réalistes entre systèmes rigides, poly-articulés et déformables.

SKYREAL prenait déjà en compte la gestion de la physique newtonienne, désormais avec l’intégration du moteur XDE Physics,  la voie est ouverte à encore plus de possibilités et à des simulations encore plus réalistes.

Le module Advanced Physics de Skyreal VR intègre 3 avancées majeures :

1/ Collisions complexes :

SKYREAL gère désormais avec précision les collisions entre objets 3D de forme concave et permet de prendre en compte des formes détaillées avec une précision inégalée en réalité virtuelle.
L’analyse des forces en temps réel et le suivi des trajectoires enrichissent les simulations et offrent une compréhension fine des interactions physiques.

La Clash Detection vient enrichir cette approche en identifiant automatiquement les interférences entre composants, garantissant ainsi une conception sans erreur et optimisée avant la production. (Exemple en vidéo)
Enfin, cette gestion avancée des collisions permet l’utilisation de dispositifs de retour haptique. Alimentés par des données physiques précises, ces équipements renforcent l’immersion en restituant un ressenti tangible des contacts et des efforts.

2/ Liaisons cinématiques :

Les liaisons cinématiques qui permettent de reproduire fidèlement les mouvements mécaniques sont désormais paramétrables très facilement dans Skyreal VR. Il est en outre possible de créer plusieurs chaînes cinématiques simultanées.

On va retrouver tous les types de liaisons mécaniques standards, ces liaisons peuvent être bloquées ou limitées sur chaque degré de liberté (DOF) garantissant un contrôle précis des articulations.

 

De plus le module intègre la gestion des frottements, friction et amortissement qui ajoutent du réalisme mais surtout de la précision aux interactions et donc permettent une analyse plus fine du comportement des systèmes industriels.

 

3/ Prise en compte des composants flexibles (câbles) en VR

L’un des besoins récurrents des industriels utilisant des solutions immersives en conception est la prise en compte des composants flexibles. Ces éléments possèdent des propriétés mécaniques et physiques spécifiques, souvent complexes à reproduire en 3D. Parmi elles, on retrouve des paramètres comme le module de Young, la distinction flexible/rigide (élingue de levage), la répartition des efforts et le comportement des câbles toronnés (stranded cables).

SKYREAL répond à ce besoin avec son module Advanced Physics, activable et paramétrable en toute simplicité. Il permet de simuler en 3D temps réel tout composant flexible à partir de données CAO, offrant une solution précieuse pour les usages impliquant tuyaux et câbles électriques, où précision et réalisme sont essentiels.

Il devient donc rapide et aisé de dessiner tous types de câbles en VR et de simuler immédiatement leur comportement en temps réel. Il est également possible d’ajouter dynamiquement des points de passages comme des colliers.
De nombreux attributs, comme la longueur, sont paramétrables directement dans la VR pour pouvoir simuler le comportement d’un câble selon plusieurs scénarios de longueur.

Le système permet notamment :

  • De fixer des attaches ou des objets aux extrémités d’un câble.
  • De simuler des collisions d’éléments élastiques avec des extrémités connectables.
  • De modifier en temps réel des propriétés élastiques.
  • De simuler des harnais avec ramification.

Grâce à l’intégration de modèles de poutre, XDE Physics simule avec précision les comportements mécaniques des faisceaux électriques, durites et autres éléments flexibles, en prenant en compte la flexion, la torsion et le couplage

 

Le module Advanced Physics de Skyreal VR introduit de nouvelles possibilités techniques dans les simulations immersives

Simulations multi-physique interactive :

Advanced Physics permet des simulations précises et avancées intégrant :

  • Le multi-corps : rigides, poutres, câbles, etc.
  • Les contacts intermittents et contraintes précises
  • La prise en charge des données CAO, B-Rep, voxels et nuages de points

Plusieurs extensions multi-physiques existantes peuvent être utilisées :

  • Hydrodynamique : applications maritimes, vents, propulseurs
  • Simulation hydraulique : actuateurs, pompes
  • Formation en simulation nucléaire

Traitement optimisé des données géométriques :

L’optimisation est au cœur des préoccupations de SKYREAL et Advanced Physics optimise les simulations interactives sur des maquettes numériques industrielles.
Trois types de données sont pris en charge pour ces optimisations :

  • Modèles CAO
  • Modèles facettisés (tessellation)
  • Modèles issus de scan 3D

Il est également possible d’ajouter des métadonnées et informations sémantiques pour enrichir la maquette numérique et améliorer la précision des simulations.

Des simulations réalistes pour des cas d’usage industriels variés

Advanced Physics repousse plus loin les possibilités offertes par la VR pour des cas d’usage industriels nécessitant un niveau élevé de précision :

  • Conception de produits et processus
  • Formation immersive aux opérations industrielles
  • Manipulation et intervention sur des systèmes complexes
  • Études ergonomiques des postes de travail
  • Préparation de scénarios de maintenance