IRAI Virtual Universe - 1.1 Manuel de l’utilisateur [fr]

V1.100

Manuel de l’utilisateur

©opyright 2010-2011 IRAI

Sommaire

Introduction ................................................................................................ 9

Nouveautés ................................................................................................ 9

Système nécessaire .................................................................................. 9

Organisation ............................................................................................ 10

Installation ................................................................................................ 11

Licence..................................................................................................... 11

Enregistrer la licence ............................................................................ 11

Installation en réseau .............................................................................. 12

Environnement ......................................................................................... 13

Navigation et interactions ........................................................................ 15

Les différents types d’objets ................................................................. 16

Univers ............................................................................................... 16

Monde ................................................................................................ 16

Caméra .............................................................................................. 16

Lumière .............................................................................................. 16

Sprites 3D .......................................................................................... 16

Comportements ................................................................................. 16

Concepts fondamentaux .......................................................................... 17

Rendu 3D et sons ................................................................................. 17

Moteur physique ................................................................................... 18

Dialogue ................................................................................................ 19

Script ..................................................................................................... 19

Mode RUN/STOP ................................................................................. 19

Manager de médias .............................................................................. 20

Propriétés ................................................................................................ 20

Unités utilisées. ..................................................................................... 20

Univers .................................................................................................. 20

Connexion .......................................................................................... 20

Virtual Universe 3

Driver ............................................................................................ 20

Nom du serveur ou adresse IP ..................................................... 20

Numéro du port ............................................................................. 21

Mode du driver M340 .................................................................... 21

Chemin serveur OPC.................................................................... 21

Serveur TCP ................................................................................. 21

Port serveur TCP .......................................................................... 21

Dernière erreur ............................................................................. 21

Qualité de la liaison ...................................................................... 21

Options ............................................................................................... 21

RUN automatique ......................................................................... 21

Affiche les variables et les états ................................................... 21

Mode de navigation ...................................................................... 22

Fil de fer ........................................................................................ 22

Mode Debug pour le moteur physique ......................................... 22

Statistiques ........................................................................................ 22

Sécurité .............................................................................................. 22

Propriétés des propriétés ............................................................. 22

Monde ................................................................................................... 22

Nom .................................................................................................... 22

Affichage ............................................................................................ 22

Taille de la fenêtre ........................................................................ 22

Taille modifiable ............................................................................ 22

Couleur du fond ............................................................................ 23

Lumière ambiante ......................................................................... 23

Montrer les ombres ....................................................................... 23

Nombre d’images affichées par seconde (lecture seule) ............. 23

Utiliser le shader ........................................................................... 23

Nombre maximum d’images par seconde .................................... 23

Virtual Universe 4

Brouillard, couleur du brouillard, début du brouillard, fin du

brouillard ....................................................................................... 23

Physique ............................................................................................ 23

Moteur physique ........................................................................... 23

Simulation soft uniquement .......................................................... 23

Gravité .......................................................................................... 23

IHM ..................................................................................................... 23

IHM ............................................................................................... 23

Position du pupitre IHM ................................................................ 24

Ciel ..................................................................................................... 24

Caméra ................................................................................................. 24

Nom .................................................................................................... 24

Position .............................................................................................. 24

Position courante ............................................................................... 24

Limites ................................................................................................ 24

Options ............................................................................................... 24

Fixe ............................................................................................... 24

Active au démarrage..................................................................... 24

Coefficients ................................................................................... 24

Lumière ................................................................................................. 24

Nom .................................................................................................... 24

Position .............................................................................................. 25

Couleur, type, etc. .............................................................................. 25

Sprite 3d ................................................................................................ 25

Nom .................................................................................................... 25

Dessin ................................................................................................ 25

Position et taille .................................................................................. 25

Position et taille (valeurs courantes) .................................................. 25

Matériel .............................................................................................. 25

Matériel (valeurs courantes) ............................................................. 25

Virtual Universe 5

Navigation .......................................................................................... 25

Non sélectionnable ....................................................................... 25

Physique ............................................................................................ 25

Utilise la physique ......................................................................... 26

Utilise la gravité ............................................................................ 26

L’utilisateur peut appliquer une force à l’objet .............................. 26

Type de corps ............................................................................... 26

Masse ........................................................................................... 28

Moment d’inertie ........................................................................... 28

Ajuster automatiquement le centre de masse .............................. 28

Coefficients… ............................................................................... 28

Vitesse .......................................................................................... 28

Pénétration.................................................................................... 28

Joint physique avec le parent ............................................................ 28

Joint .............................................................................................. 28

Position du pivot ........................................................................... 29

Ligne d’action ................................................................................ 29

Limites… ....................................................................................... 29

Puissance du joint ......................................................................... 29

Force du joint ................................................................................ 29

Force de cassure du joint ............................................................. 29

Joint physique avec un autre Sprite 3D ............................................. 30

Tissu ................................................................................................... 30

Corps mou.......................................................................................... 30

Fluide ................................................................................................. 30

Sprite 2D ............................................................................................ 30

Comportements .................................................................................... 31

Nom .................................................................................................... 31

Type, etc. ........................................................................................... 31

Type de Comportement ................................................................ 31

Virtual Universe 6

Force ............................................................................................. 35

Appliquer aux frères...................................................................... 35

Position / Rotation / Couleur ......................................................... 35

Liens ................................................................................................... 35

Valeur initiale ................................................................................ 35

Valeur courante, valeur courante interne, conversion des

données, mode d’écriture ............................................................. 36

Noms des autres Sprites 3D ......................................................... 36

Utilise la valeur de ce Comportement .......................................... 36

Lien externe .................................................................................. 36

Sons ................................................................................................... 36

Distance minimale ........................................................................ 36

Script .................................................................................................. 36

Script ..................................................................................................... 37

Ecrire un script ................................................................................... 38

Fonctions spécifiques ........................................................................ 39

Syntaxe des noms de Sprites 3D ................................................. 39

Fonctions d’accès aux valeurs associées à un Sprite 3D ............ 40

Syntaxe des noms de Comportements ........................................ 41

Fonctions d’accès aux valeurs associées à un Comportement ... 41

Fonctions d’accès aux valeurs associées à l’Univers .................. 42

Autres fonctions ............................................................................ 43

Bibliothèque d’objets ............................................................................... 45

Liens externes ......................................................................................... 45

Valeur courante et valeur courante interne .......................................... 45

Lecture d’une valeur de Virtual Universe depuis le logiciel externe .. 46

Ecriture d’une valeur du logiciel externe vers Virtual Universe ......... 47

Accès aux liens externes d’un groupe d’objets .................................... 48

Mise au point ........................................................................................... 49

IHM .......................................................................................................... 49

Virtual Universe 7

Lien avec Matlab Simulink ....................................................................... 50

Import depuis Solidworks ou Inventor ..................................................... 50

Création simplifiée d’applications ............................................................ 50

Exemples ................................................................................................. 51

Convoyeur ............................................................................................. 51

Fonctionnement ................................................................................. 55

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 56

Liste des références de variables UNITY PRO ................................. 57

Robot et bouteilles ................................................................................ 58

Fonctionnement ................................................................................. 61

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 61

Robot NXT ............................................................................................ 62

Fonctionnement ................................................................................. 66

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 66

Robot ABB 6 axes ................................................................................ 67

Fonctionnement ................................................................................. 70

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 71

Robot aspirateur ................................................................................... 72

Fonctionnement ................................................................................. 74

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 74

Manipulateur avec vérins et ventouse .................................................. 75

Fonctionnement ................................................................................. 78

Liste des références de variables AUTOMGEN / AUTOSIM ............ 78

Virtual Universe 8

Introduction

Virtual Universe est un simulateur de monde 3D dédié à l’automatisme et
la robotique. En intégrant les dernières technologies de rendu 3D, de
son 3D, de simulation physique, et de script, Virtual Universe va vous
permettre de créer des simulations ultra réalistes. Virtual Universe peut
communiquer avec des ateliers logiciels d’automatisme (AUTOMGEN,
UNITY, etc.) afin que les systèmes virtuels puissent être pilotés comme
les systèmes réels.

Nouveautés

- Utilisation possible du moteur physique PhysX de Nvidia autorisant
la simulation de tissus, fluides et objets mous, ajout d’exemples
illustrant ceci,

- Communication possible avec les automates S7-1200 de Siemens,
création d’exemples développés avec STEP7 BASIC et des
fichiers Virtual Universe associés,

- Ajout d’un éditeur exécuteur UML/SysML (voir le manuel spécifique
dédié à ceci),

- Gestion de la sécurité et de l’accès aux paramètres : verrouillage
de l’accès à la fenêtre de configuration et à la visualisation et/ou la
modification de l’ensemble des paramètres par mot de passe,

- Importation automatique de pièces et d’assemblage depuis
Soildworks et Inventor,

- Communication avec le logiciel Matlab/Simulink,

- Générateur de fichier .AVI à partir d’une simulation,

- Lien avec AUTOMLAB,

- Modification de la position/taille/rotation des objets à la souris,

- Nouvelle ergonomie (menu, fenêtre de configuration attachée),

- Mode debug pour l‘accès aux variables externe,

- Mondes et objets prédéfinis pour créer facilement des projets.

Système nécessaire

Virtual Universe fonctionne sous les systèmes d’exploitation suivants :
Windows XP, Windows Vista, Windows 7.

Virtual Universe 9

Virtual Universe est compatible avec AUTOMGEN 8.015 ou versions
suivantes.

Organisation

Virtual Universe 10

Installation

Pour Installer Virtual Universe, lancez simplement l’exécution du
package d’installation qui vous a été livré sur CD-ROM ou par
téléchargement. Visitez notre site Internet (www.irai.com) pour
télécharger les dernières mises à jour de Virtual Universe. Vous devrez
également installer le moteur Physx de Nvidia que vous pouvez
télécharger sur le site de Nvidia à l’adresse
http://www.nvidia.com/object/physx-9.10.0513-driver.html

Licence

Enregistrer la licence

Virtual Universe fonctionne en version d’évaluation (version limitée à 40
jours d’essai) tant que vous n’avez pas enregistré la licence. Notez que
le gestionnaire de licences de Virtual Universe est le même que celui
d’AUTOMGEN.

Pour enregistrer la licence, sélectionnez « Licence » dans le menu
« Fichier ».

Cliquez sur le bouton « Enregistrer la licence ».

Virtual Universe 11

Envoyez le code utilisateur ainsi généré par email à l’adresse
[e-mail]

Vous recevrez par email un code de validation que vous saisirez dans
les zones « code de validation », puis vous cliquerez sur « Valider » pour
valider la licence. Vous disposez de 20 jours entre la génération d’un
code utilisateur et la saisie du code de validation.

Installation en réseau

Les fichiers de Virtual Universe peuvent être installés sur un serveur de
fichiers. Les licences peuvent également être gérées par un gestionnaire
de licences réseau (voir le manuel spécifique du gestionnaire de licences
réseau).

Virtual Universe 12

Environnement

Au lancement de Virtual Universe apparaît la fenêtre de rendu du monde
3D :

Le menu Simulation/Run permet de lancer ou de stopper la simulation.

Virtual Universe 13

Le menu Fenêtre/Configuration ouvre ou ferme la fenêtre de
configuration :

Virtual Universe 14

Le bouton « par propriétés » permet d’obtenir pour un groupe d’objets la
liste des valeurs d’une même propriété. Dans ce mode, en haut à
gauche doit être sélectionné le parent des objets et en bas à gauche la
propriété.

Navigation et interactions

Les commandes suivantes permettent de naviguer et dans le Monde 3D
ou d’interagir avec celui-ci :

- Molette de la souris ou touches Haut et Bas du clavier : Zoom

- Bouton du milieu de la souris enfoncé et déplacement de la souris :
déplacement du point de vue,

- Bouton droit de la souris enfoncé et déplacement de la souris :
orbite autour de l’objet sélectionné.

- Déplacement de la souris dans la fenêtre de rendu : sélection
automatique de l’objet survolé pour orbiter autour.

- Clic gauche de la souris sur un objet en mode STOP : sélection de
l’objet.

- Bouton gauche de la souris enfoncé sur un objet et déplacement
de la souris en mode RUN : interaction avec l’objet sélectionné :
pousser, tirer, déplacer.

Virtual Universe 15

Les différents types d’objets

Les objets sont organisés de façon hiérarchique enfant/parent.

Univers

C’est l’objet parent de tout projet Virtual Universe, il contient un ou
plusieurs Mondes, ses propriétés définissent notamment avec quel
logiciel d’automatisme dialoguera Virtual Universe. L’objet Univers est
toujours le parent de la hiérarchie.

Monde

C’est un sous ensemble de l’Univers. Ses propriétés définissent entre
autre l’aspect de la fenêtre de rendu. Les objets Mondes sont toujours
enfants de l’Univers.

Caméra

Les Caméras représentent un point de vue de l’utilisateur dans un
monde 3D. Les objets caméras sont enfants des objets Mondes ou
Sprites 3d.

Lumière

Les Lumières sont nécessaires, comme dans le Monde réel pour pouvoir
observer les objets. Les objets Lumières sont enfants des objets Mondes
ou Sprites 3d.

Sprites 3D

Ce sont les objets et leurs multiples caractéristiques physiques et
visuelles. Les objets Sprites 3D sont enfants des objets Mondes ou
Sprites 3D.

Comportements

Associés à un Sprite 3D ou une Lumière, ils vont pouvoir modifier
dynamiquement leurs propriétés : modifier leurs positions ou leurs
couleurs par exemple ou encore exécuter un script qui pourra agir sur
ces objets. Un Comportement pourra agir comme un moteur pour
transmettre une force à un Sprite 3D. Les objets Comportements sont
enfants des objets Lumières ou Sprites 3D.

Virtual Universe 16

Concepts fondamentaux

Rendu 3D et sons

Le moteur de rendu utilisé par Virtual Universe est Irrlicht qui s’appuie
lui-même sur DIRECTX 8 ou 9 ou OPENGL (en fonction de ce qui est
disponible sur le PC). Le rôle du moteur de rendu 3D est l’affichage des
objets du monde 3D éclairés par les Lumières en fonction du point de
vue défini par une caméra. Des coordonnées cartésiennes X/Y/Z
régissent le monde 3D.

Virtual Universe 17

Un repérage des axes est affiché dans la fenêtre de rendu lorsque la
fenêtre de configuration est ouverte.

Les sons 3D augmentent le réalisme des simulations. Les sons sont
émis dans le monde virtuel à la position des objets et sont donc perçus
en fonction de la position de la caméra.

Moteur physique

Newton Physic Engine ou Physx de Nvidia sont les moteurs physiques
utilisés par Virtual Universe pour la gestion physique des objets : la
gravité par exemple, mais aussi beaucoup plus que cela.

Pour tirer pleinement partie du moteur physique, il est important d’être
familier avec les concepts de bases de la physique, tels que forces,
vitesses, frictions, masse, etc.

Les paramètres du moteur physique sont associés à chaque Sprite 3d.
Un Sprite 3d peut être géré ou pas par le moteur physique. Un objet

Virtual Universe 18

servant uniquement visuellement par exemple pourra ne pas être géré
par le moteur physique.

Dialogue

Le dialogue avec un logiciel externe est un des éléments essentiel
permettant de piloter les simulations. Le type du logiciel externe et le
paramétrage de la connexion se trouvent dans les propriétés de
l’Univers. Les liens sont ensuite définis dans les Comportements. Le
type du Comportement déterminera le sens du dialogue (lecture depuis
ou écriture vers le logiciel externe).

Script

Des scripts écrits en langage basic peuvent être associés à chaque objet
par l’intermédiaire d’un Comportement.

Mode RUN/STOP

Virtual Universe peut être en mode STOP (simulation stoppée et
initialisée) ou RUN (simulation en cours). En mode RUN, le moteur
physique et le dialogue avec le logiciel externe sont activés. Les
Comportements et les scripts sont actifs.

En mode RUN, le rendu est effectué aussi vite que possible par rapport
aux performances du PC, le moteur physique et les scripts sont appelés
toutes les 10ms.

Virtual Universe 19

Les objets possèdent un doublon pour certains paramètres (leurs
positions par exemple). Le premier jeu de paramètre correspond aux
valeurs initiales, le deuxième jeu aux valeurs courantes. En mode STOP,
les valeurs initiales sont recopiées dans les valeurs courantes.

Manager de médias

Il permet de stocker les fichiers médias (fichiers 3D, fichiers bitmaps et
fichiers sons) utilisés dans un projet. Les objets peuvent utiliser des
fichiers se trouvant dans le manager de médias ou en dehors. Les
fichiers se trouvant dans le manager de médias seront sauvegardés
dans le fichier projet. Cette dernière méthode est conseillée si le projet
doit être échangé ou exécuté sur un autre PC.

Propriétés

Unités utilisées.

Les unités utilisées dans le paramétrage (masse, dimensions, etc.) sont
celles du système internationales :

Mètres, Secondes, Newtons, Kilogrammes, etc.

Univers

Connexion

Driver

Détermine la connexion avec un logiciel externe1
Cas de la connexion avec AUTOMGEN ou AUTOSIM

Nom du serveur ou adresse IP

Utilisez « localhost » si le logiciel externe est lancé sur le même PC. Si le
logiciel est lancé sur un autre PC du réseau, entrez son adresse IP ou
son nom tel que vu sur le réseau.

1

Logiciel externe est le terme générique utilisé pour définir le logiciel avec lequel dialogue Virtual

Universe

Virtual Universe 20

Numéro du port

Doit être le même que celui sélectionné dans les propriétés du projet
AUTOMGEN / AUTOSIM dans l’onglet Exécution Connexion TCP/IP,
serveur, port.

Cas de la connexion à UNITY (PLC simulateur ou API M340)

Mode du driver M340

Simulateur local : PLC simulateur lancé sur le même PC, API connecté
par USB : un API M340 connecté à un port USB, API ou simulateur sur
IP : un API connecté par Ethernet ou un simulateur lancé sur un autre
PC connecté au réseau. Dans ce cas, documentez l’adresse IP de l’API
ou du PC.

Chemin serveur OPC

Concerne la connexion OPC.

Serveur TCP

Permet à des logiciels externes (l’éditeur exécuteur de scripts,
d’organigrammes ou d’UML/SysML intégré à Virtual Universe par
exemple).

Port serveur TCP

Le port utilisé par le serveur TCP.

Dernière erreur

Dernière erreur de communication.

Qualité de la liaison

Qualité de la communication, plus la valeur est petite plus la
communication est rapide.

Options

RUN automatique

Provoquera le passage en RUN à l’ouverture du projet.

Affiche les variables et les états

Affichera dans la fenêtre de rendu les noms de variables ainsi que les
états pour les Comportements faisant référence à une variable du
logiciel externe.

Virtual Universe 21

Mode de navigation

Détermine le mode de navigation : VU=déplacement automatique
lorsque le curseur passe au dessus des objets, IRIS3D=utilisation de
boutons de navigation (mode identique au logiciel IRIS3D).

Fil de fer

L’ensemble des Sprites 3D du projet seront affichés en mode « fil de
fer » si vrai.

Mode Debug pour le moteur physique

Si vrai, les volumes utilisés par le moteur physique sont affichés dans la
fenêtre de rendu (lignes de couleurs jaunes). Ceci est très utile en phase
de développement d’un projet utilisant le moteur physique pour visualiser
les volumes pris en compte par le moteur physique. Uniquement
disponible pour le moteur Newton. Le moteur Physx possède sont
propre outil de mise au point (voir le site de Physx).

Statistiques

Donne des informations sur le temps nécessaire au rendu, à l’exécution
du moteur physique et au traitement des comportements.

Sécurité

Permet de définir un mot de passe qui contrôle l’accès à la fenêtre de
configuration ainsi qu’à la modification du projet.

Propriétés des propriétés

Permet de définir l’accès en lecture et/ou modifications à chacune des
propriétés du projet.

Monde

Nom

Permet de désigner un Monde par son nom.

Affichage

Taille de la fenêtre

Détermine la taille de la fenêtre de rendu en pixels.

Taille modifiable

Si vrai, la taille de la fenêtre peut être modifiée par l’utilisateur.

Virtual Universe 22

Couleur du fond

Détermine la couleur affichée comme fond sur la fenêtre de rendu.

Lumière ambiante

Détermine la couleur et l’intensité de la lumière ambiante (lumière
illuminant l’ensemble des objets quel que soit leurs positions et leurs
orientations).

Montrer les ombres

Si vrai, gère l’affichage des ombres, nécessite que les propriétés des
objets relatives aux ombres soit également positionnées. L’affichage des
ombres peut ralentir de façon significative le rendu.

Nombre d’images affichées par seconde (lecture seule)

Indique le nombre d’images affichées en une seconde dans la fenêtre de
rendu.

Utiliser le shader

Technique d’affichage 3D évolué réservée aux spécialistes.

Nombre maximum d’images par seconde

Si différent de 0, limite le nombre d’images affichées par seconde à la
valeur indiquée. Permet de préserver le temps processeur.

Brouillard, couleur du brouillard, début du brouillard, fin du brouillard

Affiche un effet de brouillard.

Physique

Moteur physique

Détermine le moteur physique utilisé : Newton ou Physx.

Simulation soft uniquement

Force une simulation physique logicielle pour le moteur physique Physx.

Gravité

Détermine la gravité.

IHM

IHM

Détermine si une interface homme/machine doit être utilisée

Virtual Universe 23

Position du pupitre IHM

Détermine la position du pupitre IHM.

Ciel

Permet de définir une texture utilisée comme ciel.

Caméra

Nom

Permet de désigner une Caméra par son nom.

Position

Détermine la position initiale de la Caméra par les coordonnées de la
cible (ce que regarde la Caméra) ainsi qu’une rotation sur les axes X et
Y et un zoom

Position courante

Idem mais pour la position courante.
La position courante peut être recopiée dans la position initiale en

cliquant sur les flèches descendantes apparaissant à droite des
éléments de positions initiales et en choisissant « Copier depuis les
valeurs courantes ».

Limites

Permet de limiter les mouvements de la caméra.

Options

Fixe

L’utilisateur ne peut pas déplacer la caméra.

Active au démarrage

En mode multi-caméras, défini la caméra comme active.

Coefficients

Modifie le coefficient de zoom et de déplacement de la caméra (la
vitesse du zoom et du déplacement).

Lumière

Nom

Permet de désigner une Lumière par son nom

Virtual Universe 24