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Übersicht. Motivation Konzeption Auswahl einer 3D-Graphik-API Datenaufbereitung Mapping Animation Umsetzung/ Implementierung Zusammenfassung und Ausblick Präsentation der Ergebnisse. Motivation. Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung

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Presentation Transcript

  1. Übersicht • Motivation • Konzeption • Auswahl einer 3D-Graphik-API • Datenaufbereitung • Mapping • Animation • Umsetzung/ Implementierung • Zusammenfassung und Ausblick • Präsentation der Ergebnisse

  2. Motivation • Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung • Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

  3. Motivation • Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung • Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses • Unterstützung durch Modelle • Reale Modelle/ Prototypen - physical mock-up (PMU) • Nachteile: • Hohe Fertigungskosten • Hoher zeitlicher Aufwand • Hoher Verschleiß/ Zerstörung bei Tests

  4. Motivation • Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung • Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses • Unterstützung durch Modelle • Am Computer erstellte Modelle - digital mock-up (DMU) • Nachteile: • Keine Möglichkeit zur Visualisierung funktionaler Zusammenhänge • PMU/ Prototyp zur Funktionsanalyse nötig • Einfluss von Software und Elektronik nicht darstellbar

  5. Motivation • Mechatronik: mechanische Teile werden durch über Software geregelte Elektronik gesteuert • Visualisierung dieser komplexen Zusammenhänge  Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

  6. Motivation Digital Mock-Up + Funktionalität Functional Digital Mock-Up (FDMU)

  7. Motivation Functional Digital Mock-Up (FDMU)

  8. Motivation Functional Digital Mock-Up (FDMU)

  9. Konzeption • FDMU: Visualisierung von Simulationsdaten mit Hilfe von Geometriedaten • Prozess der Visualisierung besteht aus dreiSchritten • Filtering • Mapping • Rendering

  10. Konzeption

  11. Konzeption - Auswahl der 3D-Graphik-API

  12. Konzeption - Datenaufbereitung • Java3D-Welt wird durch einen Szenengraph organisiert • Ähnelt einer typischen Baumstruktur • Mehrere Referenzen auf eine Komponente möglich  ist nur ein gerichteter azyklischer Graph

  13. Konzeption - Datenaufbereitung

  14. Konzeption - Datenaufbereitung • Hierarchie zur Verwaltung der Geometrieteile • Beseitigen von Abhängigkeiten • wiederverwendete Geometrie • wiederverwendete Materialien • Skalierungen • Auftrennen der Beziehungen zwischen Modellteilen auf Szenengraphebene • Verwalten der Beziehungen in einer entsprechenden Struktur • Während der Modellierung verwendete Bezeichnung der 3D-Objekte (Modellteile)

  15. Konzeption - Datenaufbereitung

  16. Konzeption - Mapping • Pivotpunkt • Lookup-Table • Visualisierung von affinen Transformationen • Rotation, Skalierung, Translation • Visualisierung von Kräften, Temperaturen o.ä. • Farbe, Transparenz

  17. Konzeption - Mapping • Mapping flexibel  muss vom Anwender erstellt werden • Fachwissen nötig • Keine Vorgaben für Bezeichnung von Simulations- und Geometriedaten beliebige Simulationsmodelle können ohne weitere Anpassungen verwendet werden

  18. Konzeption - Mapping

  19. Konzeption - Animation

  20. Konzeption - Animation • Eingriff in den Renderloop über Java3D-Behavior • Wird in jedem Frame aktiviert • Unterschiedliche Zeitbasen  Interpolation fehlender Werte nötig

  21. Konzeption - Animation • Simulationsdaten nicht zu äquidistanten Zeitpunkten vorhanden • Ergebniswerteabstände werden in Abhängigkeit der Werteentwicklung angepasst • Finden des Intervalls das den Darstellungszeitpunkt vom Frame enthält • Ermitteln fehlender Werte durch Interpolation • Finden des Intervalls durch Bisektion

  22. Konzeption - Animation • Skalierung von Simulationsergebnissen • Für extrahieren von Informationen, die implizit in den Simulationsergebnissen gegeben sind • Parametrisieren der Simulationsdaten • Verknüpfen verschiedener Simulationsergebnisse

  23. Konzeption - Animation

  24. Umsetzung/ Implementierung • Implementierung in Java (Java Plattform SE 6) • Java3D zum Rendern der 3D-Objekte (Java3D 1.5.1)

  25. Zusammenfassung und Ausblick • Recherche, Konzept … • Prototyp Nachweis der Machbarkeit des Konzeptes

  26. Zusammenfassung und Ausblick • Recherche, Konzept … • Prototyp Nachweis der Machbarkeit des Konzeptes • Methoden zur Verbesserung der Analyse • Projektionsmethoden (Videowand, stereoskopische 3D-Darstellung) • Eingabegeräte • Halb automatisches Mapping • Interaktive Simulation

  27. Präsentation der Ergebnisse

  28. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Gibt es noch Fragen?

  29. Umsetzung/ Implementierung

  30. Interaktive Simulation

  31. Konzeption - Animation • Behavior zur Visualisierung affiner Transformationen

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