任何成功的设计和制作工艺，最核心的表现便是确保产品在最短时间内上市，同时拥有一流的质量、安全性和可靠性。Caterpillar 公司作为全球最大的建筑、采矿和农业机械生产厂家之一，长期致力于更快地设计并制造出品质更优的产品。Caterpillar公司在应用RealD公司推出的CrystalEyes 立体眼镜设备中，发现立体3D可视化技术的应用在增加公司基本盈利，保障其核心竞争力方面具有举足轻重、不可或缺的作用。

Caterpillar公司的可视化研究中心经理Dave Cooper 讲到，“我们已经意识到CrystalEyes 液晶立体眼镜的应用将会降低产品设计成本，并减少原型的反复修正。” Caterpilla公司的产品用于建造、维护并再造全球的许多基础建设，包括公路、水坝、机场、供水和下水道系统、办公建筑群和住宅开发等。Caterpilla公司生产的矿用机械设备帮助各国进行原材料的开采与运送，农业设备用于作物的耕种和收割。卡特彼勒公司被美国《工业周刊》杂志评选为“全球100家经营管理最佳公司”。并被《财富》杂志评选为“全球最受尊敬公司”之一，公司曾获得467亿美元的销售收入和120亿美元的最高利润。

积极转变
矗立于竞争激烈的大型工业机械制造行业当中，Caterpillar 公司坚持不懈地寻求创新，以期成为高品质产品的领先供应商。随着来自海外制造商竞争压力的加剧，以及全球市场日益迅猛的扩展，公司的首要目标是通过提供最优质的产品，抓住每一个新的市场机遇。

公司行之有效的策略便是以较低的研发成本，在更短的时间内生产出质量更为出色的产品。这就要求公司做出一些根本性的变革，并采用新的产品设计。对于Caterpillar公司而言，这种变革表现在以计算机为基础的设计工具的引进、全智能数字化设计及原型创作的应用。此外，公司还要求其解决方案具有低成本、跨平台操作的性能，能够与现有的系统轻松整合，并能为工程技术师熟练掌握。

Caterpillar公司的生产过程包括三大阶段：机械设计、计算机辅助工程（CAE）和可视化原型及模拟。M/CAD工具已经投入使用，后两个步骤最初采用物理原型，需要投入大量时间和费用昂贵的实验过程，耗资可达上百万美元。

而在Caterpillar公司作出重要变革之后，只有当工程师与管理人员确认已作出高品质、易执行的设计方案之后，才会在设计过程的最后阶段创建物理原型 – 从而使高性能的可视化技术和CrystalEyes的应用付诸图形当中。

立体视觉 – CrystalEyes 眼镜的工作原理
由于人眼之间的间距，每只眼睛观察一个场景会有些微差别。大脑将来自两个视点的信息集成并创建出3D空间的感知。这种效果便是所谓的立体观测。

CrystalEyes立体眼镜遵循相同的立体视觉原理。CrystalEyes立体眼镜通过配备液晶快门的特殊眼镜分离左右眼图像。这些快门可通过与计算机显示器同步化的一个红外发射器实现交替激活。最后生成无重像或双图像伪影的清晰立体3D图像。

标准工作监视器上左右眼视点的更替显示解决了过去一直存在的z轴真实控制或深度问题，这在真实3D图像的显示中非常重要。对于图像的远程操控与可视化，立体3D技术使用户能通过所有坐标轴包括z轴，对屏幕上发生的结构变化进行控制。真实立体3D中的可视化与目标视图的可操控性对于Caterpillar公司的CAE和可视化原型进程都是至关重要的。

数据挖掘

Caterpillar 公司的数字化研发和原型制作过程执行如下：
首先确定设计目标，然后使用机械CAD制图工具在HP和SGI UNIX 工作站上设计出一个机械设备。再将设计作品导出为无数的CAE 实例。只有在CAE操作中才能即时使用CrystalEyes立体眼镜。比如说，Caterpillar公司可使用计算流体动力学（CFD）软件，对穿过一台设备的气流进行复杂分析。气流功效的最优化可使设备功能更为强大，同时工作效率更高。在此模式中，分析结果和进行的修订变更都是在可视化基础上完成的。该模拟的可视化输出为高度复杂的3D数据，包括Z轴上显示的关键信息。

“我们在没有采用CrystalEyes设备之前，根本无法实现如此大规模的可视化应用，”Cooper感叹道。

从Caterpillar 公司的角度，立体3D可视化技术解除了隐藏在这些复杂的3D模拟背后的重大信息的藩篱。公司因此还能够对重要的机械部件进行压力与运动分析，以测定设备在不同条件下的强度、承受性和负载能力。需要再次强调的是，立体可视化技术的应用，使复杂艰深的图形数据结果更为清晰易懂。

Caterpillar公司最终凭借这项重大变革，节省了大量原型器械制作的麻烦，并收集了长时间的实验数据。事实上，一件机械设备的性能及结构动力学在制作出物理原型之前就已经臻于完美。

生产过程的第三步，也是最后一步为设计审核过程。在此期间需要对产品设计提出诸多改进和修改的建议，并向项目经理、主管和产品研发人员反馈。采用CrystalEyes立体眼镜后，可以实时地在真实空间内演示所建议的设计变更，而不是使用2D图形进行模糊演示或使用抽象概念进行描述。上层管理人员从接受到意见反馈，到进行审核和做出接受与否的最终决定的时间周期大为缩短，从而极大提高了工作效率。

Cooper 提到，“"CrystalEyes 可在立体环境中进行数据演示，我们因此能在任何人面前就复杂的几何或数学问题进行直观的解释，使他们更容易理解和讨论”。人工学设计与人力因素在设计审核阶段同样非常重要。

“Caterpillar 公司的操作人员可应用各类工具设计并制作各种机械设备。CrystalEyes能使用户更真切地看到这些工具如何使用，就如同在一台真实的机械中操作一样。这在2D世界中是绝对无法完成的，”Cooper说道。

Caterpillar的应用工具包括来自DiVision的dVISE、来自EAI的VisLab、来自AliasWavefront的Maya及其使用Performer和Open Inventor软件自行研发的软件工具。 这些软件可普遍应用于硅图公司的计算机上，兼容O2系统到大型Onyx 2图像超型计算机。

获得收益
设计进程的加速、端对端研发周期的大幅度缩短是Caterpillar公司在激烈的行业竞争中立于不败之地的法宝。而物理原型建立中节省上百万美元成本无疑又是另一明显优势。而对于公司致力于在机械制造领域内站稳脚跟、获得成功的目标来讲，每一名员工都应取得对发展的共识。

3D立体技术的引入，Caterpillar公司不但能够执行复杂的技术任务，还可在公司内部对设计和制造目标进行清晰、便捷的沟通和交流。从机械设计师到高级主管，都对公司下一步的发展计划胸有成竹，这些努力将推进Caterpillar公司保持核心竞争力。