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

Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

Nachteile:▪ Hohe Fertigungskosten▪ Hoher zeitlicher Aufwand▪ Hoher Verschleiß/

Zerstörung bei Tests

Motivation

Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung

Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses Unterstützung durch Modelle

▪ Reale Modelle/ Prototypen - physical mock-up (PMU)

Nachteile:▪ Keine Möglichkeit zur Visualisierung

funktionaler Zusammenhänge▪ PMU/ Prototyp zur Funktionsanalyse nötig▪ Einfluss von Software und Elektronik nicht

darstellbar

▪ Am Computer erstellte Modelle - digital mock-up (DMU)

Motivation

Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung

Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses Unterstützung durch Modelle

Motivation

Mechatronik:Mechatronik: mechanische Teile werden durch über Software geregelte Elektronik gesteuert

Visualisierung dieser komplexen Zusammenhänge Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

Digital Mock-Up

Functional Digital Mock-Up (FDMU)

Motivation

+ Funktionalität

Motivation

Functional Digital Mock-Up (FDMU)

Motivation

Functional Digital Mock-Up (FDMU)

Konzeption

FDMU: Visualisierung von Simulationsdaten mit Hilfe von Geometriedaten

Prozess der Visualisierung besteht aus drei Schritten

▪ Filtering▪ Mapping▪ Rendering

Konzeption

Konzeption - Auswahl der 3D-Graphik-API

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

Konzeption - Datenaufbereitung

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)

Konzeption - Datenaufbereitung

Konzeption - Mapping

Pivotpunkt Lookup-Table Visualisierung von affinen Transformationen

▪ Rotation, Skalierung, Translation

Visualisierung von Kräften, Temperaturen o.ä.▪ Farbe, Transparenz

Konzeption - Mapping

Keine Vorgaben für Bezeichnung von Simulations-

und Geometriedaten beliebige Simulationsmodelle können ohne weitere Anpassungen verwendet werden

Mapping flexibel muss vom Anwender erstellt werden

Fachwissen nötig

Konzeption - Mapping

Konzeption - Animation

Konzeption - Animation

Eingriff in den Renderloop über Java3D-Behavior

Wird in jedem Frame aktiviert

Unterschiedliche Zeitbasen Interpolation fehlender Werte nötig

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

Konzeption - Animation

Skalierung von Simulationsergebnissen

Für extrahieren von Informationen, die implizit in den Simulationsergebnissen gegeben sind

Parametrisieren der Simulationsdaten

Verknüpfen verschiedener Simulationsergebnisse

Konzeption - Animation

Umsetzung/ Implementierung

Implementierung in Java (Java Plattform SE 6)

Java3D zum Rendern der 3D-Objekte (Java3D 1.5.1)

Zusammenfassung und Ausblick

Recherche, Konzept … Prototyp

Nachweis der Machbarkeit des Konzeptes

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

Präsentation der Ergebnisse

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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Umsetzung/ Implementierung

Interaktive Simulation

Konzeption - Animation

Behavior zur Visualisierung affiner Transformationen