Simulation und Visualisierung

Modulbeschreibung:

gültig ab Immatrikulaionsjahr 2012

Dozent: Prof. Dr.-Ing. R. Böse

Ziele:

• Fachkompetenz:

• Grundlagen von durchgängigen Modellen im Product Lifecycle Management vom Entwurf bis zur Technischen Dokumentation

• Methoden:

• Einführung in Methodiken zur Klassifikation

• Auswahl und Umsetzung von Datenstrukturen

• Verfahren und Systemen zur Visualisierung von Daten aus Simulation und Messung mit speziellen

• Zielorientierten Interaktionsverfahren

• System:

• Umgang mit aktuellen Visualisierungs- und Entwicklungswerkzeugen

• Datenkonvertierer, Präsentationswerkzeugen, Virtual/Augmented Reality Soft- und Hardwaresystemen

Inhalte: Die Bedeutung eines durchgehenden digitalen Produktdatenmanagements vor dem Hintergrund moderner betrieblicher Abläufe und die Visualisierung von Daten aus Simulation und Messung (z.B. Daten aus FEM Simulationen) mit den notwendigen multimedialen Datenstrukturen, Klassifikationen, Visulisierungspipelines und –verfahren werden im ersten Teil vermittelt. Grundlage bildet eine kurze Einführung in die Computergrafik als Teilgebiet der grafischen Datenverarbeitung unter Abgrenzung zur Bildverarbeitung und Bildanalyse. Schwerpunkte sind die grundlegende Struktur graphischer Systeme, grafische Datenstrukturen und Modellierungsverfahren in 2/3D und prinzipielle Szenenstrukturierungen.
Es werden in Grundzügen die mathematischen Grundlagen, wie geometrische Transformationen und Projektionen in und zwischen 2D- und 3D- Räumen dargestellt.
Im Weiteren wird auf Konzepte und Verfahren zur Datenaufbereitung vom Entwurf bis zur MM- Präsentation, z.B. zur technischen Dokumentation, eingegangen. Basis sind neue durchgängige Beschreibungsformate, wie sie heute XML bereitstellt. Dabei werden die Möglichkeiten einer entwicklungsbegleitenden Dokumentation bei der modernen digitalen Produktentwicklung, z.B. bei CAD Applikationen, für die technische Dokumentation herausgearbeitet. Hierdurch soll ein Verständnis über die Wechselwirkungen zwischen den Eigenschaften der Zielsysteme und den Realisierungstechniken gewonnen werden.
Eine Einführung in VR/AR- Systeme, deren Klassifikation und die Übernahme von Daten aus CAx- Systemen mit Animation, 3D- Interaktion und der praktische Umgang mit neuen Interaktionswerkzeugen (u.a. Stereobrillen, Projekttoren) stehen im Mittelpunkt des Kapitels interaktive Echtzeit – Visualisierung in On- und Off Line Umgebungen. Schwerpunkt ist dabei die Anwendung dieser multimedialen Techniken für den digitalen Workflow.
Eigene Datenvisualisierungen auf PC’s mittels spezieller Tools und Datenstrukturen und die Gestaltung von Szenen mit entsprechenden Softwarepaketen
werden praktisch vermittelt.
Einbindung in die Berufsvorbereitung: Einsatz in der Forschung und Industrie, speziell zur Entwicklung, Systemkonfiguration/ Beratung von Entwicklungsvorhaben zur virtuellen Produktpräsentation und Simulation (Maschinenbau, Automobilindustrie, Zulieferer, Architekturbüros) oder in der technischen Dokumentation.
Arbeit in der Entwicklung zur Visualisierung großer Datenmengen aus Simulationen (FEM) oder Messungen, z.B. mittels VR-Systemen.

Voraussetzungen: Programmiersprachen C/C, Java, Grundlagen Mathematik, Analysis, Algebra

Lehrformen:

• Vorlesung (2 SWS) und Übungen (2 SWS)

• Medienformen: Skripting, Folien, Arbeit in PC-Pools mittels modularer Übungen. Arbeit an VRSystemen, XML

Leistungsnachweis: Prüfung 120 min

Arbeitsaufwand: Präsenzzeit 60 h + Selbststudium 30 h = 90 Stunden = 3 Credit Punkte

Literatur:

• Foley, van Dam; Feiner, Hughes; Computer Graphics: Principles and Practice, second Edition, Addison-Wesley, 1994

• [1] Heidrun Schumann: Visualisierung, Grundlagen und allgemeine Methoden; Springer Verlag, 1999, ISBN: 3540649441

• [2] Aaron E. Walsh; Mikael Bourges-Sevenier: Core Web3D,Prentice Hall PTR, 2001

• [3] Rüdiger Mach: 3D Visualisierung, GalileoDesign,2000