PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE AMBIENTES VIRTUAIS DE SIMULAÇÃO INTERATIVA A PARTIR DE IMAGENS DIGITAIS

INTRODUÇÃO: Este trabalho desenvolve um estudo no contexto de Digital Twins para simulação de processos produtivos alinhados com os princípios da Indústria 4.0 e 5.0. A importância dos Digital Twins é atualmente reconhecida pela indústria e está presente de forma crescente na literatura. A reconstrução de ambientes industriais em 3D pode ser uma ferramenta estratégica para o planejamento e simulação de processos. OBJETIVOS: A pesquisa tem como objetivo testar algoritmos de visão computacional para reconstrução de imagens e ferramentas de criação de ambientes virtuais para recriar ambientes reais em um espaço virtual que possa ser aplicado no contexto de um gêmeo digital. MATERIAIS E MÉTODO: O encaminhamento deste trabalho foi o de avaliar algoritmos de visão computacional para reconstrução 3D e ferramentas computacionais de criação de ambientes virtuais baseada. A pesquisa baseou-se em uma revisão da literatura e na análise de ferramentas computacionais como Polycam e Luma AI para reconstrução 3D, Blender para edição e criação de ambientes virtuais, Unity3D para integração dos modelos e realização de simulações e HoloLens 2 Emulator para a aplicação do modelo em um dispositivo de realidade aumentada. RESULTADOS: O desenvolvimento do ambiente virtual (lado digital) baseou-se na captura de imagens de um espaço real de um laboratório da universidade através dos aplicativos Polycam e Luma AI e a partir destas imagens foi formando um ambiente virtual correspondente utilizando o Blender e para Unity3D que permite a integração de dados com o HoloLens 2 Emulator . Uma análise qualitativa das ferramentas foi conduzida para comparar o desempenho de cada uma em termos de qualidade da reconstrução, tempo de processamento e facilidade de uso. Polycam processou a cena em 20-25min em média com qualidade visual pouco inferior ao Luma AI que leva em torno de 1h-2h para a mesma cena. Com o Blender pode-se realizar melhorias nas capturas e gerar os scripts para criação do ambiente virtual no Unity3D no qual é possível navegar no ambiente reconstruído. CONSIDERAÇÕES FINAIS: Os experimentos realizados demonstraram que o sistema Polycam facilitou a criação de um ambiente virtual mais interativo devido ao seu enfoque em escaneamento de objetos individuais; e o emulador do Hololens permitiu a interação com o ambiente virtual, através da navegação dentro do cenário recriado. A pesquisa demonstrou que a escolha adequada da ferramenta pode impactar diretamente na qualidade dos modelos visuais gerados e na eficiência das simulações. A criação de ambientes simulados realísticos baseados em imagens do cenário ainda são um desafio em termos de representar um cenário complexo, e dependem da (i) técnica de captura e reconstrução e (ii) da capacidade dos sistemas computacionais processarem as texturas corretas durante uma movimentação dentro do ambiente virtual.

PALAVRAS-CHAVE: Digital Twins; Visão Computacional; Reconstrução 3D; Simulação Realística