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Manipulation von NURBS-Kurven und Flächen in VR-Umgebungen

Oliver Sniehotta, Leibniz Universität Hannover, diploma thesis
01/1998

Der industrielle Konstruktionsproze√ü hat sich im Laufe der Jahre immer st√§rker auf EDV-gest√ľtzte CAGD-Systeme verlagert und ist heute ohne ihren Einsatz nicht mehr denkbar. CAGD-Systeme bieten dem Anwender eine exakte mathematische Beschreibung der konstruierten Geometrien, gleichzeitig hohe Geschwindigkeit und schnellen Zugriff auf gro√üe Datenmengen. Dar√ľber hinaus hat der Benutzer jederzeit die M√∂glichkeit, die erstellten Geometrien aus beliebigen Blickwinkeln zu betrachten.

 

Das entstehende Produkt ist also zu einem fr√ľhen Zeitpunkt sichtbar. So wird eine schnelle und effektive Konstruktionsphase innerhalb des Produktentstehungsprozesses erm√∂glicht. Dies hilft Zeit und Kosten zu sparen, denn je mehr Konstruktionsfehler im sp√§teren Verlauf der Proze√ükette auftauchen, um so l√§nger dauert es und um so teurer ist es, sie zu beseitigen. Neben diesen Vorteilen gegen√ľber dem klassischen Konstruieren am Zeichenbrett werden CAGD-Systeme nicht allen Anforderungen an den Konstruktionsproze√ü gerecht. Die bearbeiteten Daten im Rechner sind dreidimensionale Daten, dem Anwender stehen in der Regel aber nur zweidimensionale Eingabeger√§te und ein zweidimensionales Display zur Verf√ľgung. Aufgrund der eingeschr√§nkten Visualisierungsm√∂glichkeiten ist der Konstrukteur allenfalls durch seine pers√∂nlichen Erfahrungen in der Lage, Unstimmigkeiten im Design zu entdecken, den Montageproze√ü zu simulieren oder die Erreichbarkeit von Bedienelementen zu analysieren. Um den Konstruktionsproze√ü weiter zu verbessern und zu beschleunigen, setzt man VR-Systeme ein. Diese bieten dem Benutzer eine dreidimensionale Darstellung der erstellten Geometrien und dreidimensionale Interaktionsm√∂glichkeiten. Das macht das neue Produkt bereits vor der ersten Fertigung von Modellen f√ľr den Konstrukteur und Designer erlebbar. Er kann sich um das Produkt, zum Beispiel ein Automobil, herumbewegen und es dabei aus beliebigen Blickwinkeln betrachten, er kann sich virtuell hineinsetzen, um einen Eindruck vom Innenraum zu bekommen, oder er kann Montagem√∂glichkeiten testen. VR-Systeme haben allerdings den Nachteil, da√ü die dreidimensionale Darstellung sehr rechenintensiv ist und es somit schwierig ist, die geometrischen Objekte gleichzeitig zu manipulieren und schnell darzustellen. Die Szene wird deshalb aus Polygonen aufgebaut. Ein weiterer Nachteil besteht in der Aufl√∂sung der heutigen VR-Eingabeger√§te. Die mit ihnen erreichbare Genauigkeit liegt weit unter der von CAGD-Systemen. Optimal w√§re also eine Verbindung von CAGD und VR, so da√ü man die Vorteile beider Systeme nutzen kann. Das Ziel dieser Arbeit ist es, auf der Basis des VirtualDesign~II-Systems des Fraunhofer IGD ein Programm zu schaffen, das die direkte Manipulation von CAGD-Daten - speziell von NURBS-Geometrien - in einer VR-Umgebung erm√∂glicht.

Kontakt: Franz-Erich Wolter

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