Phát triển Digital Twin Models 3D trên Dell PowerEdge R760xa với nền tảng ảo hóa NVIDIA Omniverse

Giới thiệu

Bản song sinh kỹ thuật số là bản sao ảo chính xác về mặt vật lý của tài sản, quy trình hoặc môi trường. Bản song sinh kỹ thuật số đang ngày càng trở nên phổ biến với các tổ chức muốn hưởng lợi từ việc ra quyết định kịp thời và tốt hơn. Ví dụ, việc có một bản sao ảo số hóa của các tài nguyên trong thế giới thực có thể cho phép các doanh nghiệp xác định và ngăn chặn những sai lầm hoặc bất thường tốn kém trước khi chúng xảy ra.

Mô hình Digital Twin có thể được áp dụng cho rất nhiều tình huống trong thế giới thực, cả lớn lẫn nhỏ! 

Hình 1: Bản sao thời tiết theo thời gian thực

Xem Xây dựng cặp song sinh kỹ thuật số của Trái đất trong Omniverse .

Thử thách kỹ thuật

Việc triển khai Digital Twin là một công việc phức tạp và càng trở nên khó khăn hơn bởi thực tế là không có cách tiếp cận “một kích thước phù hợp cho tất cả”.

Hình 2: Các thuộc tính ví dụ của Bản song sinh kỹ thuật số 3D được đồng bộ hóa theo thời gian thực

Xem 5 bước để bắt đầu với Digital Twins . 

Bài viết này mô tả cách sử dụng máy chủ Dell Technologies PowerEdge R760xa , kết hợp với nền tảng NVIDIA Omniverse , để phát triển quy trình làm việc Digital Twin 3D chính xác về mặt vật lý. 

đa dạng

NVIDIA Omniverse là một nền tảng gồm API, SDK và dịch vụ cho phép các nhà phát triển dễ dàng tích hợp công nghệ mô tả cảnh phổ quát (OpenUSD) và RTX vào các công cụ phần mềm hiện có và quy trình mô phỏng để xây dựng hệ thống AI và các trường hợp sử dụng 3D Digital Twin.

Hệ sinh thái Omniverse được thiết kế từ đầu để cho phép phát triển các công cụ và quy trình làm việc mới từ đầu với các mẫu ứng dụng nền tảng mẫu có thể tùy chỉnh hoặc SDK dễ sửa đổi. 

Đặt nền tảng cho môi trường Digital Twin

Hình 3: Ngăn xếp Omniverse ảo hóa trên máy chủ Dell PowerEdge 760xa

Hình 4: Mặt trước và mặt trên của máy chủ Dell PowerEdge 760xa 

Để biết cấu hình mẫu, hãy tham khảo Hướng dẫn kỹ thuật Dell PowerEdge R760xa .

Máy chủ PowerEdge R760xa được định vị để đáp ứng các nhu cầu đa dạng về yêu cầu Digital Twin như mô hình 3D, mô phỏng vật lý, kết xuất hình ảnh, thị giác máy tính, robot, điện toán biên, đào tạo AI và suy luận.

Bước những bước đầu tiên vào Omniverse

Bước một: Trình khởi chạy là cửa ngõ dẫn bạn đến Omniverse

Trình khởi chạy là GUI truy cập dễ dàng để kích hoạt và tìm hiểu về nền tảng Omniverse.

Trong Trình khởi chạy, nhấp vào tab Exchange để tải xuống, cài đặt và cập nhật Ứng dụng và Trình kết nối Omniverse. Trình kết nối mở rộng khả năng của Omniverse để tích hợp với nhiều ứng dụng và dịch vụ như CAD, GIS và VR.

Hình 5: Tab Launcher Exchange

Bước hai:

USD Composer là một mẫu ứng dụng nền tảng được xây dựng bằng NVIDIA Omniverse Kit. Nó tận dụng các khả năng của quy trình làm việc 3D nâng cao của OpenUSD như lớp, biến thể, phiên bản và bộ đệm hoạt hình. USD Composer cho phép bạn phát triển và soạn các cảnh 3D chính xác về mặt vật lý. 

Lưu ý: Xem hình 7 mô tả cảnh dây chuyền lắp ráp được tạo bằng USD Composer.

Xây dựng cảnh 3D 

Đối với các tổ chức muốn đưa ra quyết định sáng suốt và kịp thời hơn bằng cách mô phỏng các tài nguyên trong thế giới thực của họ—chẳng hạn như dây chuyền sản xuất, thiết kế nhà kho/nhà máy và khả năng phát hiện điểm bất thường của AI bằng thị giác máy tính—việc tạo ra các mô hình 3D có độ chính xác cao phản ánh vật lý trong thế giới thực là chủ yếu. 

Tài sản SimReady

Chỉ có các mô hình 3D chứa nội dung ảo chính xác về mặt hình ảnh là chưa đủ. Để mô phỏng trở nên sâu sắc, nội dung 3D cũng phải thể hiện giống với thế giới thực nhất có thể. NVIDIA đang nỗ lực tạo ra thông số kỹ thuật tiêu chuẩn 3D mới được gọi là  tài sản SimReady . Những tài sản này là những khối xây dựng cho thế giới ảo.

Các nền tảng mô phỏng, chẳng hạn như Omniverse, có thể tận dụng các tài sản SimReady (thông tin và siêu dữ liệu) để làm cho việc lập mô hình kịch bản trở nên hữu ích hơn nhiều cho việc nghiên cứu và đào tạo một sản phẩm hoặc hệ sinh thái cụ thể. 

Xem hình 6 và 7 bên dưới mô tả sự phát triển của bối cảnh dây chuyền lắp ráp ô tô cơ bản với cả nội dung trực quan và SimReady. 

Hình 6: Ví dụ về danh mục tài sản Omniverse

Hình 7: Cảnh dây chuyền lắp ráp 3D được hiển thị từ nhiều góc độ khác nhau

Hình 8: Kết xuất cận cảnh khung cảnh dây chuyền lắp ráp

NVIDIA Omniverse RTX Renderer là công nghệ kết xuất mạnh mẽ cung cấp khả năng kết xuất ngoại tuyến và thời gian thực. 

RTX – Chế độ thời gian thực cho phép hiển thị nhiều hình học hơn các phương pháp rasterization truyền thống trong khi vẫn duy trì độ trung thực cao. Nó phù hợp cho các ứng dụng thời gian thực.

Trong chế độ  RTX – Tương tác (Theo dõi đường dẫn) , trình kết xuất sử dụng thuật toán dựa trên dấu vết đường dẫn để đạt được kết quả chân thực. Chế độ này lý tưởng cho các tình huống trong đó chất lượng được ưu tiên hơn hiệu suất thời gian thực với độ phân giải 4k trở xuống. Sự cân bằng giữa chất lượng và hiệu suất phụ thuộc vào trường hợp sử dụng nhất định.

Hiệu suất và tính linh hoạt

Tiện ích dòng lệnh NVIDIA-SMI (hình 9) hiển thị một ví dụ về việc sử dụng tài nguyên đa GPU (bốn GPU L40 vật lý) trên máy chủ Dell PowerEdge 760xa và phiên bản Omniverse ảo hóa. 

Hình 9: Sử dụng bốn GPU L40 trên máy chủ Dell PowerEdge 760xa

Phần kết luận

Không có cách tiếp cận triển khai duy nhất cho Digital Twins do tính chất đa dạng và phức tạp của chúng. Các yêu cầu có thể thay đổi khi quá trình phát triển diễn ra, vì vậy tính linh hoạt là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi bắt tay vào liên doanh Digital Twin.

Omniverse Enterprise được thiết kế có tính đến khả năng tương tác. Dựa trên OpenUSD, nền tảng này về cơ bản biến đổi các quy trình công việc 3D phức tạp. Bạn có thể dễ dàng kết nối các quy trình sản phẩm 3D của mình và mở khóa khả năng hiển thị đầy đủ độ trung thực về thiết kế của bộ dữ liệu 3D bằng cách sử dụng các plugin trình kết nối được xây dựng có mục đích cho các loại dữ liệu và ứng dụng 3D phổ biến nhất. 

Khả năng tương thích và cộng tác của NVIDIA Omniverse cũng như tính linh hoạt và sức mạnh tính toán của Máy chủ Dell Technologies PowerEdge kết hợp với nhau để tạo nền tảng vững chắc cho việc phát triển/sử dụng quy trình làm việc Digital Twin.