lab1 Katedra kvality a strojárskych technológií (KKST) Technickej fakulty SPU v Nitre sa už niekoľko rokov venuje príprave študentov v oblasti progresívnych technológií. Nové trendy v tejto oblasti predstavujú aditívne technológie, reverzné inžinierstvo a virtuálne technológie.

Preto je jednou z priorít Technickej fakulty (TF) vybudovanie laboratória so zameraním na aplikáciu progresívnych technológií vo výskume a vzdelávaní. Uvedené témy, spolu s robotikou a automatizáciou, predstavujú najnovšie trendy v hospodárskej praxi zahrnuté pod pojmom Industry 4.0.

Prvým impulzom pre implementáciu progresívnych technológií bolo riešenie projektu Nadácie VW, zameraného na využitie optických metód merania v manažérstve kvality, ktorého garantom bol Ing. Róbert Drlička, PhD. Vďaka tomuto a ďalším riešeným projektom získala KKST zariadenia a softvér pre oblasť 3D skenovania a 3D tlače. V roku 2019 bol ukončený projekt KEGA v spolupráci s Technickou univerzitou vo Zvolene pod vedením doc. Martina Kotusa na tému Nové formy a metódy výučby v oblasti bezpečnosti strojových zariadení, ktorý bol zameraný na aplikáciu progresívnych metód v oblasti virtuálnej reality. Postupne dozrievala myšlienka sústrediť zariadenia a prístroje v samostatnom laboratóriu na podporu progresívnych výrobných technológií a virtuálnej reality. Študenti TF sú už počas štúdia, prostredníctvom prevádzkovej praxe vo výrobných organizáciách, konfrontovaní s progresívnymi technológiami. Preto je dôležité, aby už počas štúdia mali možnosť získavať aj praktické skúsenosti a zručnosti s najmodernejšími zariadeniami, ktoré sú postupne dopĺňané do výbavy laboratória, aj vďaka ústretovému prístupu vedenia katedry a fakulty.

Vytváranie 3D obrazov

Skenovacie zariadenie HP 3D SLS Pro S3 je schopné za pár sekúnd vytvoriť digitálne „mračno bodov“ povrchu objektu s farebnou textúrou. Pre digitalizáciu dát využíva metódu štruktúrovaného svetla. Skenovací systém sa skladá z projektora, ktorý vysiela na skenovaný objekt svetelné obrazce a dvoch kamier, ktoré odrazené obrazce zachytávajú. Skener je vhodný pre detailné skenovanie malých dielov s presnosťou 50 μm, ako aj väčších objektov až do veľkosti 50 cm. Otočný stôl umožňuje polohovanie skenovaného objektu a automatizované vytvorenie jeho 3D obrazu. Pomocou softvérového vybavenia je možné naskenované dáta previesť do CAD systémov na ďalšie spracovanie spočívajúce v rekonštrukcii plôch objektu na základe mraku bodov. Ďalším spôsobom využitia daného zariadenia je porovnanie naskenovaných dát s digitálnym 3D modelom, ktoré umožňuje kontrolu odchýlok tvaru. Pre jednoduché vytváranie 3D obrazov väčších objektov, prípadne priestorov až do rozmeru 3x3 m je možné využiť ručný skener Sense II, ktorý využíva farebné HD kamery a vysoko citlivý infračervený projektor. Rucný skener zabezpečuje vysokú mobilitu vďaka kompaktným rozmerom, co umožňuje skenovať aj malé, ci veľké objekty rýchlo a prakticky kdekoľvek a kedykoľvek. Vyhotovené modely je možné priamo použiť aj pre 3D tlač.

Študenti vo virtuálnom svete

Výrobné prostredie, technológiu výroby a výrobné zariadenia je možné navrhovať a využívať vo virtuálnom priestorovom zobrazení pomocou virtuálnej a zmiešanej reality. Pod pojmom virtuálna realita si môžeme predstaviť co najvernejšie zobrazenie priestorových modelov a scén, manipuláciu s nimi, tvorbu reálneho sveta, jeho určitej časti so všetkými svojimi zákonitosťami a pravidlami. Študentom je umožnené vstupovať do virtuálneho sveta a v nom sa pohybovať v trojrozmernom priestore, a to všetko v reálnom čase pri využití základných postupov v oblasti počítačovej grafiky. Na rozdiel od virtuálnej, rozšírená realita zobrazuje priamy alebo nepriamy pohľad na fyzicky skutočné prostredie, ktorého časti sú v digitálnej, väčšinou textovej alebo obrazovej forme. Rozšírená realita je kombinácia reálneho sveta s virtuálnym prostredím, pričom rozšírená realita nenahrádza úplne reálny svet virtuálnym, ale iba pozmeňuje vnímanie reálneho sveta, t.j. doplna reálny svet o prvky virtuálneho sveta. Pomocou okuliarov, alebo smartfónu je možné vidieť dodatočné informácie, ktoré sú relevantné k zobrazovanému objektu. V skutočnosti je napr. možné použiť obrázok vo formáte 2D, ale pomocou rozšírenej reality sa zobrazí 3D model objektu, ktorý v reálnom svete nevidieť.

Špičková technika vtiahne do deja

Laboratórium na Katedre kvality a strojárskych technológií je v súčasnosti vybavené dvomi najmodernejšími náhlavovými súpravami pre virtuálnu realitu. Okuliare HTC Vive Pro patria medzi najlepšie z dostupných okuliarov na trhu. Vybavené sú kvalitným OLED displejom s vysokým rozlíšením 2880x1600 pixelov a s obnovovacou frekvenciou až 90 Hz, co výrazne znižuje pohybovú nevoľnosť. Zároveň majú integrované slúchadlá s 3D priestorovým zvukom a zabudovaným zosilňovačom. Táto technológia okuliarov doslova vtiahne študentov do deja virtuálneho sveta. K dispozícii sú aj okuliare Oculus Quest, ktoré sú porovnateľné kvalitou zobrazovania, avšak sú samostatne použiteľné bez potreby pripojenia k výkonnému počítaču. Na sledovanie pohybu využívajú okuliare integrované kamerové systémy, ktoré neustále snímajú okolie a pohyb v priestore nie je obmedzený káblom, pričom systém upozorňuje na možné prekážky. Vďaka tomu okuliare nepotrebujú externé snímacie stanice a stávajú sa úplne samostatne funkčnými a prenosnými.

Aditívne technológie vo výučbe

Prístroje boli doteraz využívané najmä v rámci riešenia záverečných prác a pre zabezpečenie praktických cvičení v rámci viacerých predmetov. V súčasnosti sú podané ďalšie projekty edukačného a vedeckovýskumného zamerania. Ak budú úspešné, laboratórium sa bude dopĺňať o ďalšie prístroje a zariadenia, napr. pre aditívne technológie (3D tlač). Zrealizovanie tohto zámeru podporí a urýchli začlenenie laboratória do vyučovacích a výskumných procesov na TF a vytvorenie samostatného predmetu so zameraním na virtuálnu realitu a reverzné inžinierstvo. V súčasnosti máme schválený projekt Grantovej agentúry SPU pre mladých začínajúcich pracovníkov, ktorý je zameraný na aplikáciu aditívnych technológií vo výučbe technických predmetov.