Übersicht ‘ Motivation ‘ Konzeption Auswahl einer 3D-Graphik-API Datenaufbereitung Mapping Animation ‘ Umsetzung/ Implementierung ‘ Zusammenfassung und

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    06-Apr-2016

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  • bersichtMotivationKonzeptionAuswahl einer 3D-Graphik-APIDatenaufbereitungMappingAnimationUmsetzung/ ImplementierungZusammenfassung und AusblickPrsentation der Ergebnisse

  • MotivationSteigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung Ziel: Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

  • MotivationNachteile:Hohe FertigungskostenHoher zeitlicher AufwandHoher Verschlei/ Zerstrung bei TestsSteigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen ProduktentwicklungZiel: Beschleunigung des KonstruktionsprozessesUntersttzung durch ModelleReale Modelle/ Prototypen - physical mock-up (PMU)

  • MotivationNachteile:Keine Mglichkeit zur Visualisierung funktionaler ZusammenhngePMU/ Prototyp zur Funktionsanalyse ntigEinfluss von Software und Elektronik nicht darstellbar

    Am Computer erstellte Modelle - digital mock-up (DMU)Steigender Kosten- und Zeitdruck in der industriellen Produktentwicklung Ziel: Beschleunigung des KonstruktionsprozessesUntersttzung durch Modelle

  • MotivationMechatronik: mechanische Teile werden durch ber Software geregelte Elektronik gesteuertVisualisierung dieser komplexen Zusammenhnge Beschleunigung des Konstruktionsprozesses

  • MotivationDigital Mock-UpFunctional Digital Mock-Up (FDMU)+ Funktionalitt

  • MotivationFunctional Digital Mock-Up (FDMU)

  • MotivationFunctional Digital Mock-Up (FDMU)

  • KonzeptionFDMU: Visualisierung von Simulationsdaten mit Hilfe von GeometriedatenProzess der Visualisierung besteht aus drei SchrittenFilteringMappingRendering

  • Konzeption

  • Konzeption - Auswahl der 3D-Graphik-API

  • Konzeption - DatenaufbereitungJava3D-Welt wird durch einen Szenengraph organisiert

    hnelt einer typischen BaumstrukturMehrere Referenzen auf eine Komponente mglich ist nur ein gerichteter azyklischer Graph

  • Konzeption - Datenaufbereitung

  • Konzeption - DatenaufbereitungHierarchie zur Verwaltung der Geometrieteile

    Beseitigen von Abhngigkeitenwiederverwendete Geometriewiederverwendete MaterialienSkalierungenAuftrennen der Beziehungen zwischen Modellteilen auf SzenengraphebeneVerwalten der Beziehungen in einer entsprechenden StrukturWhrend der Modellierung verwendete Bezeichnung der 3D-Objekte (Modellteile)

  • Konzeption - Datenaufbereitung

  • Konzeption - MappingPivotpunktLookup-TableVisualisierung von affinen TransformationenRotation, Skalierung, TranslationVisualisierung von Krften, Temperaturen o.. Farbe, Transparenz

  • Konzeption - MappingKeine Vorgaben fr Bezeichnung von Simulations- und Geometriedaten beliebige Simulationsmodelle knnen ohne weitere Anpassungen verwendet werdenMapping flexibel muss vom Anwender erstellt werdenFachwissen ntig

  • Konzeption - Mapping

  • Konzeption - Animation

  • Konzeption - AnimationEingriff in den Renderloop ber Java3D-BehaviorWird in jedem Frame aktiviertUnterschiedliche Zeitbasen Interpolation fehlender Werte ntig

  • Konzeption - AnimationSimulationsdaten nicht zu quidistanten Zeitpunkten vorhandenErgebniswerteabstnde werden in Abhngigkeit der Werteentwicklung angepasst

    Finden des Intervalls das den Darstellungszeitpunkt vom Frame enthltErmitteln fehlender Werte durch InterpolationFinden des Intervalls durch Bisektion

  • Konzeption - AnimationSkalierung von SimulationsergebnissenFr extrahieren von Informationen, die implizit in den Simulationsergebnissen gegeben sindParametrisieren der SimulationsdatenVerknpfen verschiedener Simulationsergebnisse

  • Konzeption - Animation

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

  • Zusammenfassung und AusblickRecherche, Konzept Prototyp Nachweis der Machbarkeit des Konzeptes

  • Zusammenfassung und AusblickRecherche, Konzept Prototyp Nachweis der Machbarkeit des KonzeptesMethoden zur Verbesserung der AnalyseProjektionsmethoden (Videowand, stereoskopische 3D-Darstellung)Eingabegerte Halb automatisches MappingInteraktive Simulation

  • Prsentation der Ergebnisse

  • Vielen Dank fr Ihre Aufmerksamkeit.Gibt es noch Fragen?

  • Umsetzung/ Implementierung

  • Interaktive Simulation

  • Konzeption - AnimationBehavior zur Visualisierung affiner Transformationen

    Kosten und zeitdruckLebensphasen eines ProduktesErst mit dem Markteinstieg knnen gewinne erwirtschaftet werdenAnsatz der Verringerung der Entwicklungszeit um den Markeinstieg zu beschleunigenVorverlegen (frhzeitiges Ablsen von Entwicklungskrediten mgl.) oder sogar Ausdehnung der Gewinnphase Spezielles Augenmerk auf die Konstruktionsphase als Teil der Entwicklung Ziel: Beschleunigung des KonstruktionsprozessesKonstruieren als komplexe Denkleistung Fehler oder Probleme beim Konstruieren bzw. bei der Lsungsfindung sind nicht nur auf mangelndes Fachwissen sondern vielmehr auf die begrenzte Kapazitt des menschl. Verarbeitungsgedchtnisses zurckzufhrenMit steigender Komplexitt des zu entwickelnden Produktes entsteht schnell eine berlastungDieses Problem war Thema vieler konstruktionswissenschaftlicher Untersuchungen Diese zeigten das die Nutzung externer Speicher wie Skizzen aber auch vor allem von Modellen zu einer deutlichen Entlastung fhrtMethoden und Werkzeuge zur Untersttzung des Entwicklungsprozesses werden bentigt Modelle

    Konstruieren als komplexe Denkleistung Fehler oder Probleme beim Konstruieren bzw. bei der Lsungsfindung sind nicht nur auf mangelndes Fachwissen sondern vielmehr auf die begrenzte Kapazitt des menschl. Verarbeitungsgedchtnisses zurckzufhrenMit steigender Komplexitt des zu entwickelnden Produktes entsteht schnell eine berlastungDieses Problem war Thema vieler konstruktionswissenschaftlicher Untersuchungen Diese zeigten das die Nutzung externer Speicher wie Skizzen aber auch vor allem von Modellen zu einer deutlichen Entlastung fhrtMethoden und Werkzeuge zur Untersttzung des Entwicklungsprozesses werden bentigt Modelle

    FDMU ist ein um funktionale Aspekte erweitertes DMU.Visualisierung der Simulationsdaten ber GeometriedatenSimulationsdaten entstehen durch und visualisieren damit Vernderungen am Quellcode, elektr. Simulationen (SPICE) und Simulationen mech. Komponenten FDMU ist ein um funktionale Aspekte erweitertes DMU.Visualisierung der Simulationsdaten ber GeometriedatenSimulationsdaten entstehen durch und visualisieren damit Vernderungen am Quellcode, elektr. Simulationen (SPICE) und Simulationen mech. Komponenten FDMU ist ein um funktionale Aspekte erweitertes DMU.Visualisierung der Simulationsdaten ber GeometriedatenSimulationsdaten entstehen durch und visualisieren damit Vernderungen am Quellcode, elektr. Simulationen (SPICE) und Simulationen mech. Komponenten Einmalig gerenderte Objekte und somit in den szenengraph eingehngte objekte werden als live bezeichnet und lassen sich danach nicht mehr aus diesem entfernen. Nur eben diese Branchgroups und somit auch der durch sie gewurzelte teilgraph kann ausgelst werden. Jeder der Knoten der zur strukturierung des DMUs (Geometrie-Modells) gefhrten Baumstruktur enthlt einen teil des geladenen szenengraphen. Einmalig gerenderte Objekte und somit in den szenengraph eingehngte objekte werden als live bezeichnet und lassen sich danach nicht mehr aus diesem entfernen. Nur eben diese Branchgroups und somit auch der durch sie gewurzelte teilgraph kann ausgelst werden. Jeder der Knoten der zur strukturierung des DMUs (Geometrie-Modells) gefhrten Baumstruktur enthlt einen teil des geladenen szenengraphen. Eigenschaften von Modellteilen sind zum Beispiel: Position und Lage im Raum oder aber auch Materialeigenschaften wie Farbe oder TransparenzDaraus lassen sich Mapper zur Visualisierung von affinen Transformationen (Rotation, Translation und Skalierung) und von Krften, Temperaturen (Colorierung) o.. ableitenMapping sollte insgesamt flexibel sein (da keine Formatvorgaben) vom Anwender erzeugt braucht FachwissenMgl. zur Weitergabe gespeicherter Mappings ntigWird realisiert ber J3D-Behavior Stimulus . Bentigt Clock

    Keine Vorgaben fr Beziehungen zwischen Geometriebeschreibung und Bezeichnung der SimulationsparameterWichtig ist hier, dass dadurch vorhandene Simulationsmodelle UNVERNDERT verwendet werden knnen. Denn genau der Umstand, dass bei neueren Anstzen "alle Modellbibliotheken ja nochmal angefasst werden mssen", entfllt bei deinem Ansatz. Das ist ein Riesenplus!Eventuell kann man an dieser Stelle noch erwhnen, dass durch das Mapping die Geometriemodelle von den Simulationmodellen vollstndig ENTKOPPELT betrachtet werden knnen. So knnen sich auch unterschiedliche Abteilungen in den Firmen mit IHREN Modellen befassen und erste ganz am Schluss - bei der Visualisierung - kann flexibel per Mapping das Gesamtszenario zusammen- gefgt werden. So in etwa - nur kurz und bndig.

    Fr automatisches Mapping wird ein Mapping bentigt welches bestimmte Simulationsparameterbezeichungen auf die entsprechenden Mapper zuordnetDie Zuordnung spezieller Simulationsparameter ber entspr. Mapper auf zugehriges Modellteil erfolgt dann ber gleiche Bezeichnung von Modellteil und Parameter

    Original Folien: .Keine Vorgaben fr Bezeichnung von Simulations- und Geometriedaten beliebige Simulationsmodelle knnen ohne weitere Anpassungen verwendet werdenMapping mglichst flexibel vom Anwender selbst erstelltBentigt entsprechendes Fachwissen FDMU als Kommunikationsmittel: Speicherung/ Verteilung

    Keine Vorgaben fr Beziehungen zwischen Geometriebeschreibung und Bezeichnung der Simulationsparameter

    Fr automatisches Mapping wird ein Mapping bentigt welches bestimmte Simulationsparameterbezeichungen auf die entsprechenden Mapper zuordnetDie Zuordnung spezieller Simulationsparameter ber entspr. Mapper auf zugehriges Modellteil erfolgt dann ber gleiche Bezeichnung von Modellteil und Parameter

    Hufig gengt es nicht die simulationsergebnisse direkt nach der interpolation ber ein Behavior auf die entsprechende geometrie zu mappen. Basierend auf der API Spezifikation der Java 6 Plattform Standard Edition

    Basierend auf der API Spezifikation der Java 6 Plattform Standard Edition

    Basierend auf der API Spezifikation der Java 6 Plattform Standard Edition