Projektowanie Wytwarzania CAD/CAM Jesień 2012 Politechnika Wrocławska Warunki prawne Politechnika Wrocławska " Niniejsza prezentacja została opracowana do wykładu prowadzonego na Politechnice Wrocławskiej. Stanowi Planowanie Wytwarzania CAD/CAM autorskie dzieło chronione prawem własności (MiBM, I st., INM4018) intelektualnej, przynależnej autorom i Politechnice. " Prezentacja nie może być wykorzystywana w celu innym materiały do wykładu niż powyższy i przez nikogo innego niż słuchaczy tego jesień 2012 wykładu, prowadzonego na Politechnice Wrocławskiej " Zabrania się rejestracji prezentacji w inny sposób oraz zmiany jej formy czy rozpowszechniania w innej postaci dr inż. Bogdan Dybała niż plik w formacie PDF przygotowany i przekazany przez I-24, CAMT, bud. B-4, pok. 3.16, tel. 320 2840 jej autorów słuchaczom wykładu. bogdan.dybala@pwr.wroc.pl Politechnika Wrocławska Politechnika Wrocławska Planowanie Wytwarzania CAD/CAM SolidWorks Student Design Kit " Należy wypełnić formularz na stronie: " Opiekun kursu: dr inż. Jacek Czajka (jacek czajka@pwr wroc pl) http://www.solidworks.com/europeansdk " Organizacja wykładu " Dane identyfikujące licencję dla Politechniki Wrocławskiej: " 5 spotkań, wtorek nieparzysty, godz. 915 1200, sala 25 B-5 School License ID: 199807 " ocena końcowa: kolokwium na ostatnim wykładzie Email: musi być z domeny pwr.wroc.pl (w tym także " oceny wpisuje opiekun kursu @student.pwr.wroc.pl), na niego przyjdzie klucz aktywacji Można nie ściągać własnej instalacji i skorzystać z plików ściągniętych " Organizacja zajęć laboratoryjnych przez kogoś innego, ale potrzebna jest indywidualna rejestracja i " modelowanie w SolidWorks, projektowanie technologii w własny klucz aktywacji MasterCAM " Licencja ważna przez rok od instalacji, ale nie dłużej niż do " zaliczenie: zasady określają i oceny wystawiają listopada w kolejnym roku akademickim prowadzący, oceny wpisuje opiekun kursu Politechnika Wrocławska Plan wykładu 1. Wspomaganie komputerowe w projektowaniu konstrukcyjnym (CAD) 2. Wymiana danych geometrycznych. Wizualizacja modeli 3D, rzeczywistość wirtualna (VR) 3. Inżynieria Odwrotna (RE) 4-5. Projektowanie technologii (CAM) Materiały do wykładu Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Wspomaganie Komputerowe w Projektowaniu Konstrukcyjnym (CAD) część 1 Politechnika Wrocławska Literatura [1]. Maciej Sydor, Wprowadzenie do CAD. Podstawy komputerowo wspomaganego projektowania, PWN, Warszawa 2009 Politechnika Wrocławska Projektowanie konstrukcyjne " Koncepcja (tylko dla nowych produktów) lista wymagań zasada rozwiązania warianty koncepcji struktura funkcjonalna ocena koncepcji " Projektowanie kształtowanie wstępne (szkic) kształtowanie geometryczne (model) obliczenia wstępne, optymalizacyjne, sprawdzające (CAE) kształtowanie końcowe (np. model parametryczny z ograniczeniami) rysunki wykonawcze (dokumentacja 2D) " Dokumentacja widoki, wyrwania, przekroje (rysunki wykonawcze) formaty, podziałki, skale, wymiarowanie opisy, listy elementów (BOM) rysunki zespołów konstrukcyjnych (złożeniowe), rysunki montażowe Materiały do wykładu 1 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Zastosowanie systemów CAD w projektowaniu " Koncepcja: warianty koncepcji, struktura funkcjonalna Pomocniczość " Projektowanie: kształtowanie geometryczne, obliczenia (MES, MBS, & ), rysunki wykonawcze Wspomaganie/Automatyzacja " Dokumentacja Wspomaganie/Pełna Automatyzacja Politechnika Wrocławska Zalety stosowania systemów CAD (1/2) " Dokładność modelowania " Automatyzacja niektórych czynności w porównaniu do rysowania ręcznego " Bezstratność przechowywania, wielokrotnego modyfikowania, przesyłania i drukowania modeli " Lepsza wizualizacja modeli (obracanie, powiększanie szczegółów, cieniowanie itp.) Politechnika Wrocławska Zalety stosowania systemów CAD (2/2) " Możliwość ponownego użycia fragmentów lub całości poprzednich projektów " Możliwość oparcia całego procesu projektowania o jeden wspólny model o wielu aspektach ( widokach ) " Bazy danych: możliwość tworzenia własnych (archiwum) i stosowania zewnętrznych (katalogi) Materiały do wykładu 2 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Modelowanie geometryczne " Tworzenie i przetwarzanie komputerowego zapisu kształtów obiektów " Przedmiotem modelowania są obiekty fizyczne, trójwymiarowe, posiadające niezerową objętość " Modele geometryczne są tylko przybliżeniem kształtów obiektów rzeczywistych Politechnika Wrocławska Typy modeli geometrycznych " Modele 2D (rysunki) " Modele 3D Krawędziowe (wireframe) Powierzchniowe (surface), w tym siatki trójkątne Bryłowe (solid), w tym wokselowe " Modele 3D zaawansowane Hybrydowe Obiektowe Parametryczne Wariantowe Złożeniowe Politechnika Wrocławska Modele 2D " Początek zastosowań komputerów, lata 50. XX wieku; wspieranie tworzenia rysunków " Przestrzeń robocza: kartezjańska nieskończona płaszczyzna XY z określonym punktem początkowym może być ograniczona dla użytkownika operacje: zoom, przesuń (pan) " Prymitywy: podstawowe: punkt, linia, okrąg, łuk złożone: polilinia, prostokąt, wielokąt foremny, elipsa, tekst, wymiar itp. " Operacje: wymazywanie, przenoszenie, kopiowanie, obracanie, lustrzane odbicie, ucinanie, itp. Materiały do wykładu 3 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Modele 2D " Reprezentacja w komputerze: punkt współrzędne (2 liczby) linia początek, koniec (4 liczby) okrąg środek, promień (3 liczby) łuk środek, promień, kąt początkowy i końcowy (5 liczb) " Wady: tylko płaskie rysunki (rzuty) niejednoznaczność reprezentacji obiektów fizycznych (rzeczywistych)! brak możliwości bezpośredniego wykorzystania rysunków w innych działaniach inżynierskich Politechnika Wrocławska Modele 3D krawędziowe " Rozszerzają funkcjonalność modeli 2D na przestrzeń trójwymiarową, wczesne lata 60. ubiegłego wieku " Przestrzeń robocza: kartezjańska nieskończona przestrzeń XYZ z punktem początkowym może być ograniczona dla użytkownika operacje: zoom, przesuń, punkt obserwacji, perspektywa, skręt " Prymitywy i operacje: jak dla modeli 2D, ale w przestrzeni Politechnika Wrocławska Modele 3D krawędziowe " Reprezentacja w komputerze: jak dla modeli 2D, ale w przestrzeni, np. punkt 3 liczby, linia 6 liczb; okrąg środek, promień, orientacja płaszczyzny (6 liczb) " Wady: niejednoznaczność reprezentacji obiektów! = czy ? Materiały do wykładu 4 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Modele 3D krawędziowe " Brak koniecznych danych o geometrii niemożliwa integracja z innymi systemami wspierającymi rozwój produktu: CAE, CAM, RP/RT/RM) Politechnika Wrocławska Modele 3D krawędziowe " Brak koniecznych danych o geometrii niemożliwa integracja z innymi systemami wspierającymi rozwój produktu: CAE, CAM, RP/RT/RM) Politechnika Wrocławska Modele 3D powierzchniowe " Powstały w póznych latach 60. XX w. do opisu karoserii samochodów, płatów skrzydeł itp. " Przestrzeń robocza: przestrzeń XYZ do pracy z krzywymi często wykorzystywane są zdefiniowane przez użytkownika płaszczyzny " Prymitywy: takie same jak w modelach krawędziowych oraz krzywe wielomianowe (np. Bziera, splajny, krzywe NURBS) oraz krzywe fraktalne powierzchnie swobodne (przez rozszerzenie wzorów na krzywe np. na powierzchnie NURBS) Materiały do wykładu 5 Benedict Radcliffe www.subaru.com Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Krzywa w przestrzeni 2
x(t) = axt3 + bxt + cxt + dx " Ogólna postać równania 2 (t) y = ayt3 + byt + cyt + d y
krzywej 3-go stopnia w 2 z(t) = azt3 + bzt + czt + dz
przestrzeni 3D: 0 Ł t Ł 1
" Postać nieintuicyjna, zachowanie krzywej trudne do przewidzenia: - 2 4 ł 2 ł ł - 2 ł ę - - 2 - ę ś ę ę ś 2 - 4 Politechnika Wrocławska Nowa postać krzywych 3D krzywa Bziera krzywa sklejana (spline) (Pierre tienne Bzier: 1910-1999 inżynier w Renault) odcinek krzywej definiowany jest kolejne segmenty jako krzywe Bziera przez cztery punkty: dwa punkty definiowane przez wspólne punkty skrajne i dwa punkty kontrolne końcowe i przeciwległe punkty kontrolne; tzw. sp ajn Sposób konstrukcji krzywej Bziera 3-go stopnia algorytm de Casteljau (Paul de Casteljau: 1930- inżynier w Citron) Politechnika Wrocławska Krzywe NURBS " NURBS = Non-uniform Rational B-splines (niejednorodne wymierne krzywe B- sklejane): n Ni, (t)wiPi p i=0 C(t) = n Ni, (t)wi p i=0 " Krzywe NURBS są uogólnieniem sklejanych krzywych Bziera; różnią się od nich tym, że przechodzą przez punkty kontrolne Pi, a te posiadają tzw. wagi (współczynniki wi), decydujące o ich sile przyciągania " Krzywe NURBS są bardzo gładkie posiadają ciągłość typu C2 (podczas gdy C0 oznacza brak przerw, C1 brak ostrych załamań) oraz zachowują niezmienniczość w przekształceniach (przesunięcie, obrót, skalowanie, odbicie lustrzane itp.) Materiały do wykładu 6 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS " powierzchnia NURBS jako rozszerzenie krzywej: m n Ni, (u)N (v)wi, Pi, p j, p j j i=0 j=0 S(u,v) = m n Ni, (u)N (v)wi, p j, p j i=0 j=0 punkt kontrolny powierzchnia NURBS krzywa NURBS Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS tworzenie Powierzchnie powstają przez rozciąganie płaszczyzn między krzywymi NURBS w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie rozciągania . Przykłady: " EXTRUDE wyciągnięcie płaskiej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS tworzenie Powierzchnie powstają przez rozciąganie płaszczyzn między krzywymi NURBS w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie rozciągania . Przykłady: " EXTRUDE wyciągnięcie płaskiej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni " REVOLVE obrót płaskiej krzywej wokół wybranej współpłaszczyznowej osi Materiały do wykładu 7 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS tworzenie Powierzchnie powstają przez rozciąganie płaszczyzn między krzywymi NURBS w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie rozciągania . Przykłady: " EXTRUDE wyciągnięcie płaskiej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni " REVOLVE obrót płaskiej krzywej wokół wybranej współpłaszczyznowej osi " SWEEP wyciągnięcie płaskiej krzywej wzdłuż ścieżki zdefiniowanej inną krzywą Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS tworzenie Powierzchnie powstają przez rozciąganie płaszczyzn między krzywymi NURBS w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie rozciągania . Przykłady: " EXTRUDE wyciągnięcie płaskiej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni " REVOLVE obrót płaskiej krzywej wokół wybranej współpłaszczyznowej osi " SWEEP wyciągnięcie płaskiej krzywej wzdłuż ścieżki zdefiniowanej inną krzywą " LOFT łączenie dwóch lub więcej rozłącznych krzywych płaskich wspólną powierzchnią Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS tworzenie Powierzchnie powstają przez rozciąganie płaszczyzn między krzywymi NURBS w skład powstającej powierzchni wchodzą punkty, przez które punkty krzywej przechodzą w trakcie rozciągania . Przykłady: " EXTRUDE wyciągnięcie płaskiej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni " REVOLVE obrót płaskiej krzywej wokół wybranej współpłaszczyznowej osi " SWEEP wyciągnięcie płaskiej krzywej wzdłuż ścieżki zdefiniowanej inną krzywą " LOFT łączenie dwóch lub więcej rozłącznych krzywych płaskich wspólną powierzchnią " FILL łączenie kilku łączących się końcami krzywych Materiały do wykładu 8 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS operacje " TRIM, SPLIT podział powierzchni na dwie części przy pomocy krzywej lub powierzchni Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS operacje " TRIM, SPLIT podział powierzchni na dwie części przy pomocy krzywej lub powierzchni " KNIT, MERGE lub JOIN łączenie powierzchni stykających się krawędzią Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS operacje " TRIM, SPLIT podział powierzchni na dwie części przy pomocy krzywej lub powierzchni " KNIT, MERGE lub JOIN łączenie powierzchni stykających się krawędzią " BLEND łączenie rozłącznych powierzchni nową powierzchnią Materiały do wykładu 9 Wspomaganie Projektowania CAD część 1 2012 Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS operacje " TRIM, SPLIT podział powierzchni na dwie części przy pomocy krzywej lub powierzchni " KNIT, MERGE lub JOIN łączenie powierzchni stykających się krawędzią " BLEND łączenie rozłącznych powierzchni nową powierzchnią " EXTEND wydłużanie powierzchni przez ekstrapolowanie jej kształtu Politechnika Wrocławska Powierzchnie NURBS operacje " TRIM, SPLIT podział powierzchni na dwie części przy pomocy krzywej lub powierzchni " KNIT, MERGE lub JOIN łączenie powierzchni stykających się krawędzią " BLEND łączenie rozłącznych powierzchni nową powierzchnią " EXTEND wydłużanie powierzchni przez ekstrapolowanie jej kształtu " FILLET lub CHAMFER zaokrąglanie lub fazowanie krawędzi powierzchni Politechnika Wrocławska Modele 3D powierzchniowe c.d. " Reprezentacja w komputerze: krzywe i powierzchnie swobodne punkty końcowe i kontrolne faseta punkty 3D, siatka wielokątowa zbiór faset powierzchnia przycięta lub rozpięta elementy składowe poli-powierzchnia powierzchnie składowe " Operacje: dla elementów krawędziowych jak w modelach krawędziowych dla krzywych i powierzchni sklejanie i cięcie, zmiana parametrów kształtu (np. przez edycję punktów kontrolnych) " Wady: niejednoznaczność reprezentacji obiektów! trudność w interaktywnej modyfikacji powierzchni swobodnych złożoność obliczeniowa trudność w zapewnieniu formalnej poprawności Materiały do wykładu 10 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Wspomaganie Komputerowe w Projektowaniu Konstrukcyjnym (CAD) część 2 Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne " Stanowią zapis powierzchni w sposób przybliżony, powstają w efekcie pomiarów kształtów 3D, wykorzystywane są też dla wymiany danych 3D " Przestrzeń robocza: kartezjańska przestrzeń XYZ " Prymitywy: siatka (mesh) zbiór połączonych płaskich trójkątnych płatów powierzchni 3D, z których każdy jest rozpięty na 3 wierzchołkach i łączy się każdą swoją krawędzią z dokładnie 1 sąsiednim trójkątem Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne zródła (1) " Pomiary kształtów 3D ( Inżynieria odwrotna) Wierzchołki trójkątów to punkty zmierzone (optycznie, dotykowo itp.) Zamiana chmury punktów na siatkę trójkątną nazywa się poligonizacją Materiały do wykładu 1 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne zródła (2a) " Konwersja z modelu CAD (triangularyzacja) Mała dokładność aproksymacji Mała liczba trójkątów (2290) Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne zródła (2b) " Konwersja z modelu CAD (triangularyzacja) Średnia dokładność aproksymacji Średnia liczba trójkątów (4326) Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne zródła (2c) " Konwersja z modelu CAD (triangularyzacja) Duża dokładność aproksymacji Duża liczba trójkątów (12708) Materiały do wykładu 2 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Reprezentacja w komputerze: Nieuporządkowana lista trójkątów, z których każdy opisany jest trójką wierzchołków (kolejność ma znaczenie!), z których każdy z kolei opisany jest trzema współrzędnymi XYZ (niekiedy także dodatkowo liczbą opisującą kolor) solid BRYAA facet normal Nx Ny Nz outer loop vertex 1x 1y 1z vertex 2x 2y 2z vertex 3x 3y 3z endloop endfacet endsolid Zapis w formacie STL (dodatkowo wektory normalne): Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Operacje: Redukcja liczby trójkątów (przy założonej tolerancji dokładności aproksymacji) Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Operacje: Redukcja liczby trójkątów (przy założonej tolerancji dokładności aproksymacji) Uzupełnianie nieciągłości powierzchni (przy zachowaniu tendencji kształtów) Materiały do wykładu 3 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Operacje: Redukcja liczby trójkątów (przy założonej tolerancji dokładności aproksymacji) Uzupełnianie nieciągłości powierzchni (przy zachowaniu tendencji kształtów) Typowe operacje dla modeli krawędziowych w przestrzeni: kopiowanie, usuwanie, obracanie, skalowanie, lustrzane odbicie siatek itp. Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Operacje: Redukcja liczby trójkątów (przy założonej tolerancji dokładności aproksymacji) Uzupełnianie nieciągłości powierzchni (przy zachowaniu tendencji kształtów) Typowe operacje dla modeli krawędziowych w przestrzeni: kopiowanie, usuwanie, obracanie, skalowanie, lustrzane odbicie siatek itp. Niektóre operacje typowe dla modeli powierzchniowych 3D: ucinanie i łączenie siatek, wydłużanie siatki w wybranym kierunku, obliczanie krawędzi/profili przecięć Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Operacje: Redukcja liczby trójkątów (przy założonej tolerancji dokładności aproksymacji) Uzupełnianie nieciągłości powierzchni (przy zachowaniu tendencji kształtów) Typowe operacje dla modeli krawędziowych w przestrzeni: kopiowanie, usuwanie, obracanie, skalowanie, lustrzane odbicie siatek itp. Niektóre operacje typowe dla modeli powierzchniowych 3D: ucinanie i łączenie siatek, wydłużanie siatki w wybranym kierunku, obliczanie krawędzi/profili przecięć Generowanie powierzchni NURBS ( Inżynieria odwrotna) Materiały do wykładu 4 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Siatki trójkątne cd. " Wady: tak jak dla modeli powierzchniowych: niejednoznaczność reprezentacji trudność w interaktywnej modyfikacji złożoność obliczeniowa itp. " Zalety i zastosowania: zapis wyników pomiaru kształtów wymiana danych o geometrii 3D przy odrzuceniu informacji o prymitywach wyższego rzędu porównywanie modeli 3D Politechnika Wrocławska Modele 3D bryłowe " Powstały na początku lat 70. XX wieku, w postaci pierwotnej niemal nie występują (wyjątek: np. AutoCAD) " Przestrzeń robocza: przestrzeń XYZ " Prymitywy: bryły proste: kostka, klin, kula, stożek, cylinder, torus " Operacje: działania boolowskie : suma, różnica, część wspólna " Zalety: wreszcie pełna informacja o geometrii obiektów fizycznych! " Wady: brak możliwości modelowania kształtów swobodnych Politechnika Wrocławska Modele 3D bryłowe " Mimo dużego potencjału systemu modelowania bryłowego, istnieje wiele kształtów, których nie da się zbudować z
zamkniętego zestawu prymitywów
Materiały do wykładu 5 U Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Porównanie obszarów zastosowań różnych typów modeli geometrycznych Modele Modele Modele Modele 3D 3D Zastosowanie 3D 2D krawę- powierz- bryłowe dziowe chniowe Tworzenie dokumentacji technicznej 2D + + + + w tym automatyczne tworzenie - - - + przekrojów Wizualizacja (ukrywanie linii - - + + zasłoniętych, cieniowanie itp.) CAE analiza obliczeniowa, np. FEA, - - - + MBS, CFD CAP/CAM tworzenie programów NC - -/+ + + Przygotowywanie danych dla generatywnych technologii - - - + wytwarzania (RP/RT/RM) Politechnika Wrocławska Konwersja między różnymi typami modeli geometrycznych " Naturalna jest hierarchia typów modeli geometrycznych: 2D 3D krawędziowy 3D powierzchniowy 3D bryłowy " Możliwe są konwersje: Z modelu poziomu wyższego do niższego prosto i automatycznie (np. przy tworzeniu dokumentacji konstrukcyjnej 2D z modelu 3D) Z modelu poziomu niższego do wyższego brak wystarczającej informacji, więc konwersja trudna, wymagająca udziału użytkownika Z modelu powierzchniowego do bryłowego konwersja automatyczna przy pewnych warunkach (model powierzchniowy poprawny ) Politechnika Wrocławska Modele 3D hybrydowe " Powstały przez połączenie funkcjonalności systemów do modelowania powierzchni i brył, w celu udostępnienia możliwości modelowania swobodnych kształtów brył " Przestrzeń robocza: przestrzeń XYZ do pracy z obiektami bryłowymi wykorzystywane są definiowane przez użytkownika płaszczyzny (tzw. płaszczyzny szkicowania) " Prymitywy: uogólnione wyciągnięcia płaskiego obiektu wzdłuż dowolnej trajektorii " Wady: złożoność obliczeniowa Materiały do wykładu 6 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Bryły w systemie hybrydowym tworzenie Bryły powstają przez wyciąganie między płaskimi zamkniętymi krzywymi w skład powstającej bryły wchodzą punkty, przez które w trakcie wyciągania przechodzą punkty krzywej (boczna powierzchnia bryły) oraz punkty, przez które przechodzą punkty leżące wewnątrz krzywej (wnętrze bryły). Przykłady: " wyciągnięcie płaskiej zamkniętej krzywej w kierunku normalnym do jej powierzchni (EXTRUDE) " obrót płaskiej zamkniętej krzywej wokół wybranej osi (REVOLVE) " wyciągnięcie płaskiej zamkniętej krzywej wzdłuż ścieżki zdefiniowanej inną krzywą (SWEEP) " łączenie dwóch lub więcej rozłącznych krzywych płaskich w jedną bryłę (LOFT) Politechnika Wrocławska Bryły w systemie hybrydowym operacje " działania boolowskie: suma, różnica, część wspólna " uwaga: w obiektowych systemach CAD (np. w Solidworks) operacja boolowska jest wykonywana zaraz po utworzeniu nowego elementu bryłowego, w ramach pojedynczego polecenia w ten sposób model jest zawsze pojedynczym elementem bryłowym, np.: wyciągnięcie z dodaniem (EXTRUDED BOSS) obrót z wycięciem (REVOLVED CUT) Politechnika Wrocławska Bryły w systemie hybrydowym reprezentacja " Reprezentacja brzegowa (B-Rep): hierarchia ścian (faces), krawędzi (edges) i wierzchołków (vertices); prosta reguła Eulera określa związek między ich liczebnością w poprawnym modelu: V - E + F = 2 Materiały do wykładu 7 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Poprawność modeli powierzchniowych (1) " Model powierzchniowy jest poprawny w sensie bryłowym, jeśli: elementy powierzchniowe całkowicie ograniczają pojedynczy zamknięty fragment przestrzeni o niezerowej objętości lub inaczej: nie występują w nim elementy luzne , niezwiązane wszystkimi swoimi krawędziami z pozostałymi elementami i każda krawędz jest wspólna dla dokładnie dwóch elementów powierzchniowych lub inaczej: spełniona jest uogólniona reguła Eulera Politechnika Wrocławska Poprawność modeli powierzchniowych (2) " Przykład negatywny: nieprzycięte, przenikające się powierzchnie Politechnika Wrocławska Poprawność modeli powierzchniowych (3) " Przykład negatywny: nieprzycięte, przenikające się powierzchnie Materiały do wykładu 8 Wspomaganie Projektowania CAD część 2 2012 Politechnika Wrocławska Modele 3D bryłowe wokselowe " Stanowią zapis brył w sposób przybliżony, powstają m.in. w efekcie pomiarów objętościowych 3D (tomografia) i w grafice komputerowej " Przestrzeń robocza: ograniczona przestrzeń XYZ podzielona na skończoną liczbę komórek elementarnych wokseli " Prymitywy: woksele opisane wartościami 0 lub 1, a w niektórych zastosowaniach wartościami materiałowymi, np. gęstością Politechnika Wrocławska Modele 3D bryłowe wokselowe cd. " Reprezentacja w komputerze: trójwymiarowa tabela wartości przypisanych kolejnym wokselom; często kompresowana dla oszczędności miejsca (np. 1000x1000x1000 wokseli wymaga 1 GB pamięci) " Operacje: mało doniesień o przetwarzaniu samych modeli raczej wszelkie rodzaje analiz, np. " porównanie dwóch modeli (inspekcja) " identyfikacja nieciągłości materiału (zliczanie porów ) " obliczanie grubości ścianek (w odlewach lub wypraskach) konwersja najczęściej do postaci siatki trójkątów na zasadzie wyboru granicznej wartości wokseli (segmentacja) Politechnika Wrocławska Porównanie różnych modeli bryłowych CSG B-rep (modele Mode e Cecha (mode e bryłowe hybrydowe) wokselowe kanoniczne) - Dokładność + ograniczona wybranym modelowania rozmiarem tabeli Zakres -- - reprezentowalnych tylko predefiniowane tylko kształty opisywalne + prymitywy wielomianami 3/5 rzędu obiektów Unikatowość - + reprezentacji jeden model wynikowy może mieć wiele postaci - Zapewnienie + nie ma prostych ++ poprawności modeli algorytmów Efektywność obliczeniowa -/+ -/- +/+ ( złożoność/istnienie algorytmów) -/+ Aktualny zakres ++ -/+ do wspomagania zastosowania najczęściej stosowana sprzętowego Materiały do wykładu 9 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Wspomaganie Komputerowe w Projektowaniu Konstrukcyjnym (CAD) część 3 Politechnika Wrocławska Modelowanie obiektowe (feature based modelling) " Słowo feature tłumaczy się w literaturze jako obiekt , cecha lub element . Nikt nie zaproponował dobrego tłumaczenia na modelowanie feature based . " Większość współczesnych systemów CAD wspiera modelowanie obiektowe " Obiekt to element modelu powstający w nierozłącznej sekwencji szkic operacja obiekt. Operacja może dodawać lub usuwać materiał. " W operacjach dodających powstają obiekty o kształcie prymitywów bryłowych, np. walec, prostopadłościan lub wyciągnięcie złożonego profilu Politechnika Wrocławska Modelowanie obiektowe " Operacje odejmujące tworzą obiekty podobne do efektów procesów technologicznych, np. otwór, fazowanie, kieszeń itp. " Obiekty można wywoływać z gotowych bibliotek, np. otwór pod śrubę (w Solidworks: Hole Wizard) wystarczy wówczas ustawić zebrane w oknie dialogowym parametry dotyczące kształtów i rozmiarów poszczególnych cech otworu i otwór zostanie dołączony do modelu Materiały do wykładu 1 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Modelowanie obiektowe z historią " Obiektowe systemy CAD przechowują listę obiektów w postaci historii modelu programu modelowania Po wprowadzeniu zmian w historii następuje odtworzenie programu i powstaje model zmodyfikowany Można poprawiać model według filozofii jego tworzenia, np. zmienić wymiary obiektów istniejących zamiast dodawać nowe Politechnika Wrocławska Modelowanie parametryczne " Modele parametryczne pozwalają na opisywanie budowanego modelu przez parametry (np. liczby określające długości i kąty w szkicu) " Parametry służą do zapisywania intencji projektanta. Jeśli ich brak, czasem trudno odgadnąć co projektant miał na myśli (np. Czy te linie mają być prostopadłe czy nie? ) " Model parametryczny musi być rozwiązywalny wszystkie jego elementy muszą zawierać komplet informacji o geometrii, podanych explicite przez użytkownika " Gdyby nie było parametrów, każda zmiana modelu wymagałaby wymazywania i rysowania zmienianego elementu od nowa Politechnika Wrocławska Modelowanie parametryczne c.d. " Parametry mogą być: wymiarami liczbowymi na szkicu i w definicjach operacji, np. w milimetrach więzami (wiązaniami, relacjami) geometrycznymi niewymagającymi podawania liczb zależnościami (równaniami), określającymi związki między wymiarami wewnątrz szkicu, w różnych szkicach lub między wymiarami a parametrami operacji, np. długością wyciągnięcia " O części parametrów systemy CAD wnioskują samodzielnie, np. w szkicach znajdowane są linie równoległe względem siebie lub pionowe czy poziome. Użytkownik może takie propozycje zaakceptować lub zmienić. Materiały do wykładu 2 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Modelowanie parametryczne c.d. " Możliwe więzy geometryczne w szkicach 2D: Poziomość [wybranej linii] Pionowość [wybranej linii] Równoległość [co najmniej 2 linii] Prostopadłość [co najmniej 2 linii] Współliniowość [co najmniej 2 linii] Koncentryczność [wspólny środek łuków i/lub okręgów] Równość [jednakowa długość co najmniej 2 linii] Koradialność [jednakowy promień łuków i/lub okręgów] Styczność [linii i łuku] Symetria [wybranych elementów względem wybranej osi] Punkt środkowy [wybranej linii] Wspólność [jednakowe współrzędne XY wybranych punktów] Politechnika Wrocławska Modelowanie parametryczne c.d. " Jeśli nie zdefiniowano wszystkich niezbędnych parametrów, model lub jego część jest nie w pełni zdefiniowany (under defined) " Określenie wszystkich wymaganych parametrów i więzów czyni model w pełni zdefiniowanym (fully defined) " Jeśli parametrów jest za dużo, model lub jego część jest przedefiniowany (over defined) " Przykład: 3 punkty po 2 współrzędne zakotwiczenie wierzchołka dodanie 2 relacji dodanie 2 wymiarów 6 niewiadomych 4 niewiadome 2 niewiadome 0 niewiadomych (szkic nie w pełni zdefiniowany szkic n e w pełni zdefiniowany) (szkic nie w pełni zdefin owany (szkic w pełni zdefiniowany) Politechnika Wrocławska Modelowanie wariantowe " Modelowanie rodziny obiektów różniących się parametrami wariantów tej samej konstrukcji " Aby nie kopiować tego samego modelu, żeby w kopii zmienić jeden czy dwa parametry, lepiej stworzyć wariant ( konfigurację ) różniący się tylko tymi parametrami Materiały do wykładu 3 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Modelowanie wariantowe c.d. " Jeśli parametry odróżniające poszczególne warianty są liczbami, można zautomatyzować zarządzanie wariantami, np. w Solidworks tzw. Design Table jest arkuszem w MS Excel: nazwy wariantów nazwy wymiarów, szkiców, obiektów lub inne słowa kluczowe wartości Politechnika Wrocławska Modelowanie złożeniowe " W systemie CAD budowane jest hierarchiczne złożenie części , zwykle opisanych w oddzielnych modelach/plikach " Możliwe jest wzajemne pozycjonowanie części i zespołów (dzięki parametrycznym wymiarom i więzom) " Relacje produkt zespół podzespół część odpowiadają podstawowym funkcjom systemów PDM (Product Data Management)/PLM (Product Lifecycle Management) Politechnika Wrocławska Modelowanie złożeniowe c.d. " Wzajemne pozycjonowanie komponentów złożenia możliwe dzięki parametrom i więzom: współpłaszczyznowość, równoległość, prostopadłość powierzchni części koncentryczność, styczność lub współliniowość krawędzi należących do części itp. " Możliwe jest sprawdzanie ruchomości połączonych części (kinematyka mechanizmów), przenikania się brył części itp. " Możliwe jest definiowanie widoków rozbitych (exploded) złożeń Materiały do wykładu 4 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Automatyczne tworzenie modeli 2D " Prosta generacja zestawu rysunków 2D na bazie modelu 3D Politechnika Wrocławska Jądra modelowania bryłowego (solid kernels) " Zbiory procedur tworzenia i modyfikacji brył " Najpopularniejsze to ACIS (np. Mechanical Desktop, Inventor) i Parasolid (np. Unigraphics, Solidworks, Solid Edge, Powershape, MasterCAM, Moldflow, DesignFlow, DesignSpace) " Wiele systemów CAD posiada własne jądra (np. CATIA) " ACIS i Parasolid mają własny format wymiany danych (SAT i X_T) " Przykład różnic między ACIS (po lewej) i Parasolid: Politechnika Wrocławska Kierunki rozwoju systemów CAD " Modelowanie trybrydowe Połączenie zalet modeli hybrydowych (bryłowo- powierzchniowych) i siatek trójkątnych (pochodzących z Reverse Engineering) Materiały do wykładu 5 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Kierunki rozwoju systemów CAD " Modelowanie trybrydowe " Modelowanie właściwości materiałowych możliwość przypisywania właściwości materiałowych (także FGM) oraz powierzchniowych (np. chropowatości) Politechnika Wrocławska Kierunki rozwoju systemów CAD " Modelowanie trybrydowe " Modelowanie właściwości materiałowych " Uwzględnianie tolerancji wymiarowych możliwość opisywania tolerancji w modelu konstrukcyjnym Politechnika Wrocławska Kierunki rozwoju systemów CAD " Modelowanie trybrydowe " Modelowanie właściwości materiałowych " Uwzględnianie tolerancji wymiarowych " Integracja on-line z systemami CAE możliwość bieżącej kontroli właściwości projektowanego wyrobu Materiały do wykładu 6 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Wymiana danych geometrycznych Politechnika Wrocławska yródła modeli CAD 1. Tworzenie modelu 3D w środowisku rodzimego systemu CAD 2. Przejęcie danych z innego systemu do modelowania geometrycznego tzw. wymiana danych (Data exchange) 3. Pomiary geometrii 3D realnych obiektów fizycznych Reverse Engineering Politechnika Wrocławska Tworzenie modeli w systemie CAD Tworzenie nowego modelu od czystej kartki Modelowanie na bazie dokumentacji papierowej Model CAD 3D rasteryzacja Modelowanie na bazie elektronicznych dokumentów 2D Materiały do wykładu 7 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Wymiana danych geometrycznych Metody: " Interfejsy wewnętrzne w zintegrowanych systemach CAD/CAM lub CAD/CAE " Interfejsy bezpośrednie specjalne zewnętrzne programy do konwersji " Formaty neutralne , np. DXF, IGES, STEP, STL Politechnika Wrocławska Interfejsy wewnętrzne " Ich działanie jest zwykle niewidoczne dla użytkownika " W zależności od stopnia integracji między programami/modułami CAD i CAM lub CAD i CAE mogą być jedno- lub dwukierunkowe " Te drugie zachowują asocjatywność modeli zmiana w jednym module jest automatycznie przenoszona do drugiego, np. SolidworksSolidCAM Politechnika Wrocławska Interfejsy bezpośrednie (1) " Często dostarczane razem z systemem CAD (polecenia Otwórz jako / Zapisz jako lub Import / Eksport ) " Dostępne też jako oddzielne, płatne programy, np. konwerter Pro/E CATIA, Solidworks Unigraphics Materiały do wykładu 8 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Interfejsy bezpośrednie (2) " Różna skuteczność przykład: konwerter CATIA V4 CATIA V5R12 Politechnika Wrocławska Interfejsy bezpośrednie a formaty neutralne " Porównanie scenariuszy pełnej wymiany danych między n systemami CAx, np. czterema: CAD 1 CAD 2 CAD 1 CAD 2 I/F I F I/F I/F format neutralny I F I/F I/F I/F CAD 4 CAD 3 CAD 4 CAD 3 " liczba wszystkich sprzęgów " liczba procesorów do i z formatu bezpośrednich wynosi n(n-1); dla n 4 neutralnego wynosi 2n; dla n 4 potrzeba potrzeba 12 sprzęgów 8 sprzęgów " istotna jest kwestia odpowiednich wersji " ta liczba jest mniejsza od poprzedniej już systemów CAD! dla n>3! Politechnika Wrocławska Formaty neutralne " Często dostarczane razem z systemem Cax (polecenia Otwórz jako / Zapisz jako lub Import / Eksport ) " Najpopularniejsze formaty: DXF (Drawing eXchange Format) standard producenta (Autodesk Inc.), przeważnie 2D IGES (Initial Graphics Exchange Specifications) standard ANSI/US PRO/IPO 100-1996 STEP (STandard for Exchange of Product model data) standard ISO 10303 Materiały do wykładu 9 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Przykład formatu neutralnego DXF " Prosty szkic 2D Fragment pliku DXF 0 0 0 CIRCLE LINE LINE 10 10 10 50.0 0.0 0.0 20 20 20 50.0 0.0 100.0 30 30 30 0.0 0.0 0.0 40 11 11 50.0 100.0 100.0 21 21 100.0 0.0 31 31 0.0 0.0 Politechnika Wrocławska Przykład formatu neutralnego IGES " Ten sam szkic 2D Fragment pliku IGES 100 1 0 1 0 0 0 000000000D 1 100 0 8 1 0 0D 2 110 2 0 1 0 0 0 000000000D 3 110 0 8 1 0 0D 4 110 3 0 1 0 0 0 000000000D 5 110 0 8 1 0 0D 6 100,0.0D0,50.0D0,50.0D0,100.0D0,50.0D0,100.0D0,50.0D0; 1P 1 110,0.0D0,0.0D0,0.0D0,100.0D0,100.0D0,0.0D0; 3P 2 110,0.0D0,100.0D0,0.0D0,100.0D0,0.0D0,0.0D0; 5P 3 Politechnika Wrocławska Przykład formatu neutralnego STEP Fragment pliku STEP #125=CARTESIAN_POINT('',(0.0,100.0,0.0)); #126=DIRECTION('',(0.707106781186547,-0.707106781186547,0.0)); #127=VECTOR('',#126,141.421356237309510); #128=LINE('',#125,#127); #129=CARTESIAN_POINT('',(100.0,0.0,0.0)); #130=TRIMMED_CURVE('79',#128,(PARAMETER_VALUE(0.0),#125),(PARAMETER_VALUE(1.0),#129),.T., .PARAMETER.); #131=CARTESIAN_POINT('',(0.0,0.0,0.0)); #132=DIRECTION('',(0.707106781186547,0.707106781186547,0.0)); #133=VECTOR('',#132,141.421356237309510); #134=LINE('',#131,#133); #135=CARTESIAN_POINT('',(100.0,100.0,0.0)); #136=TRIMMED_CURVE('78',#134,(PARAMETER_VALUE(0.0),#131),(PARAMETER_VALUE(1.0),#135),.T., .PARAMETER.); #137=CARTESIAN_POINT('',(50.0,50.0,0.0)); #138=DIRECTION('',(0.0,0.0,1.0)); #139=DIRECTION('',(1.0,0.0,0.0)); #140=AXIS2_PLACEMENT_3D('',#137,#138,#139); #141=CIRCLE('75',#140,50.0); Materiały do wykładu 10 Wspomaganie Projektowania CAD część 3 2012 Politechnika Wrocławska Formaty neutralne efektywność " Żaden format niemacierzysty nie przenosi wszystkich informacji o modelu stworzonym w systemie CAx " Porównanie efektywności wymiany danych: Złożenia, warianty Obiekty (features) Parametry, więzy Bryły reprezentacja CSG Bryły reprezentacja B-rep ACIS, STEP Para- IGES Powierzchnie solid DXF STL Krzywe, punkty Politechnika Wrocławska Formaty neutralne problemy " Podczas konwersji mogą pojawiać się błędy: możliwa jest zmiana typu obiektu (np. okrąg zamieniany na krzywą lub zestaw krzywych albo na uogólnioną elipsę, prostokąt rozbijany na odcinki) prymitywy niegeometryczne (napisy, wymiary, odnośniki, symbole, kreskowanie) mogą być rozbijane na oddzielne linie, napisy, obszary itp. w formacie neutralnym lub systemie docelowym mogą nie występować warstwy i grupy (określające zestawy obiektów) lub poziomy (definiujące reguły przykrywania obiektów płaskich itp.) w formacie neutralnym lub w systemie docelowym mogą nie występować takie same właściwości niegeometryczne obiektów (szerokość linii, skala przerywania, definicja materiału, definicja rodzaju powierzchni itp.) Materiały do wykładu 11 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Wizualizacja modeli CAD Politechnika Wrocławska Wizualizacje modeli CAD " Ukrywanie linii zasłoniętych Pozwala lepiej zrozumieć zależności geometryczne między elementami modelu ( ściany ) Wymaga zdefiniowania powierzchni Politechnika Wrocławska Wizualizacje modeli CAD " Cieniowanie Pokazuje powierzchnie modelu, pozwala na efektywne wykorzystanie koloru Metody: cieniowanie płaskie, Gourauda, Phonga Materiały do wykładu 1 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Wizualizacje modeli CAD " We współczesnych systemach CAD modelowanie może się odbywać z cieniowaniem w czasie rzeczywistym, są też dostępne proste metody renderingu off-line Politechnika Wrocławska Wizualizacje modeli CAD " Pełne renderowanie Umożliwia uzyskanie fotorealizmu wygenerowanego komputerowo widoku zawierającego nie tylko obiekt zainteresowania (np. produkt zamodelowany w CAD), ale jego bezpośrednie otoczenie (np. ziemię/podłogę i ściany, niebo/sufit oraz obiekty wokół) Algorytmy uwzględniają informacje nie tylko o geometrii, ale również o teksturze i sposobie odbijania światła przez obiekty, przenikalności obiektów przezroczystych oraz zewnętrznych warunkach oświetleniowych Wykorzystywane najczęściej w reklamie i grach komputerowych, zbyt praco- i czasochłonne dla samego projektowania konstrukcji Politechnika Wrocławska Renderowanie " Przykład model samochodu " Do renderingu konieczne model CAD samochodu, definicje kolorów i optycznych właściwości powierzchni karoserii i szyb samochodu, model lub widok otoczenia, określenie zródeł światła zewnętrznego i wewnętrznego, Materiały do wykładu 2 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Renderowanie Modele Rhinoceros, Cinema 4D Rendering POV- Ray yródło Wikipedia Politechnika Wrocławska Renderowanie Avatar (2009), reż J Cameron, Fox " Ponad połowa filmu to CGI 50% *162 min * 60 s/min * 24 kl /s * 2 obrazy ź mln scen do renderingu " Stworzono ok petabajta danych (1 PB 1000 TB) Politechnika Wrocławska Wirtualna Rzeczywistość (Virtual Reality) Materiały do wykładu 3 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Ostateczna wizualizacja modeli CAD " Wirtualna Rzeczywistość charakteryzowana przez trzy I : immersion + imagination + interaction Jest oparta na bezpośrednim kontakcie człowieka ze sceną w przestrzeni 3D z wykorzystaniem wrażenia zanurzenia w tej scenie, np. dzięki stereoskopii Pozwala na interakcję ze sceną 3D przy pomocy specjalnych urządzeń (układ rozpoznawania pozycji widza (śledzenia), działająca w 3 wymiarach myszka , joystick lub różdżka , wirtualne rękawice itp.) Umożliwia lepsze wyobrażanie sobie wirtualnych scen, m.in. przez ich wyświetlanie z użyciem efektów 3D Politechnika Wrocławska Cyberprzestrzeń `" VR " Cyberprzestrzeń lokalizacja istniejąca tylko w umyśle uczestnika, często jako rezultat technologii umożliwiającej zdalną interaktywną komunikację między osobami i urządzeniami. Przykłady: Internet, przestrzeń społeczna (tzw. Web 2.0 ) " VR to technologia zanurzania w nierzeczywistej przestrzeni wygenerowanej w komputerze Politechnika Wrocławska Teleimersja `" VR " Brak interaktywności ze środowiskiem graficznym Materiały do wykładu 4 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Kino i telewizja 3D `" VR " Brak interaktywności ze środowiskiem graficznym Avatar , reż J Cameron, 2009 Fox Politechnika Wrocławska Historia VR (1) 1916 patent na stereoskopowy wyświetlacz peryskopowy 1929 mechaniczny symulator lotów 1946 pierwszy cyfrowy komputer 1956 multimodalny doświadczalny system wyświetlania 1960 stereoskopowa aparatura telewizyjna 1961 hełm z wyświetlaczami ekranowymi HMD 1965 referat Ivana Sutherlanda (konferencja IFIP) koncepcja interakcji użytkownika z wirtualnymi przedmiotami 1973 pierwszy komputerowy symulator lotów 1976 laboratorium Videoplace : kamery i ekrany tworzą świat wirtualny kontrolowany przez użytkownika Politechnika Wrocławska Historia VR (2) 1977 Sayre Glove przewodowa rękawica zaopatrzona w czujniki, pozwalające określić położenie dłoni użytkownika 1984 NASA: Virtual Interface Environment Workstation 1989 laboratorium VPL: pierwszy system do wirtualnej rzeczywistości , wprowadzenie określenia Virtual Reality 1991 pierwszy komercyjny hełm HMD 1992 konferencja SIGGRAPH: prezentacja CAVE pokoju do wyświetlania VR 1996 CyberGrasp rękawica z siłowym sprzężeniem zwrotnym 2000 pierwszy 6-ścienny CAVE na Uniwersytecie Iowa 2005 karty graficzne do PC z okularami migawkowymi Materiały do wykładu 5 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Stereowizja w VR Metody wyświetlania obrazów stereoskopowych: " hełmy z dwoma ekranami (lewym i prawym) " projektory/monitory z projekcją naprzemienną " projektory/monitory/wydruki dla metody anaglifowej " projektory/monitory z okularami polaryzacyjnymi " projektory/monitory/wydruki z okularami dichroicznymi " monitory autostereoskopowe Politechnika Wrocławska Hełmy HMD (Head Mount Display) Epson s Moverio BT-100 Sony HMZ-T1 Personal 3D Viewer Politechnika Wrocławska Wyświetlanie obrazów stereoskopowych " Projekcja naprzemienna jeden projektor, drogie okulary aktywne migawkowe synchronizo- wane z projektorem (zasilane), zwykły ekran lub monitor Materiały do wykładu 6 Wizualizacja , VR 2012 Pair of stereoscopic images Charles Street Mall, Boston Common, photo John P Soule, c 1860 Para obrazów stereoskopowych Charles Street Mall, Boston Common, zdjęcie John P Soule, ok 1860 r Politechnika Wrocławska Wyświetlanie obrazów stereoskopowych " Projekcja anaglifów jeden projektor, okulary z filtrami kolorowymi, zwykły ekran (monitor lub zdjęcie), rozwiązanie najtańsze, ale niezadowalająca jakość kolorów View from Widok z pary the Marsian kamer rover nawigacyjnych OPPORTUNITY s marsjańskiego pair of łazika navigation OPPORTUNITY cameras NASA NASA Materiały do wykładu 7 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Wyświetlanie obrazów stereoskopowych " Projekcja pasywna z polaryzacją dwa projektory, tanie okulary polaryzacyjne, ale wymagany specjalny ekran lub monitor Polarised 3D image from a computer game cartographyshop.thegamecreators.com Spolaryzowany obraz 3D z gry komputerowej cartographyshop thegamecreators com Politechnika Wrocławska Wyświetlanie obrazów stereoskopowych " Projekcja pasywna metodą multipleksowania długości fali dwa projektory i okulary z filtrami dichroicznymi; zwykły ekran, monitor lub statyczny obraz (zdjęcie) " Spektrum każdego koloru podstawowego dzielone jest na dwie części, po jednej dla oka " Np. w technice Infitec lewe oko: R1 629 nm, G1 532 nm, B1 446 nm, prawe oko: R2 615 nm, G2 518 nm, B2 432 nm Materiały do wykładu 8 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Wyświetlanie obrazów stereoskopowych " Monitor autostereoskopowy (bez okularów) maska z soczewkami przed ekranem, niekiedy system śledzenia pozycji widza dla zmiany pozycji/orientacji soczewek Politechnika Wrocławska yródła sygnału stereoskopowego " Filmy, telewizja (telewizor/projektor 3D i okulary, dekoder satelitarny/ DVB-T lub odtwarzacz Blu-ray) " Animacje i gry komputerowe (specjalna karta graficzna, monitor 3D z okularami lub hełm HMD) " Własne nagrania zdjęć lub wideo Politechnika Wrocławska Desktop Virtual Reality, Power Wall Materiały do wykładu 9 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska CAVE " Cave Automatic Virtual Environment Politechnika Wrocławska System projekcji sferycznej Politechnika Wrocławska Systemy śledzenia pozycji widza " Mechaniczne (ramię lub szkielet) zalety: duża dokładność, krótki czas reakcji wady: ograniczone ruchy, ciężar " Magnetyczne zalety: krótki czas reakcji wady: długi czas pomiaru, interferencje " Ultradzwiękowe wady: podatność na zakłócenia, niska rozdzielczość, długi czas reakcji " Optyczne zalety: możliwość śledzenia wielu obiektów, duża szybkość wady: konieczna widoczność elementów Materiały do wykładu 10 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Systemy nawigacji (wskazywania) Politechnika Wrocławska Systemy sprzężenia zwrotnego " Dotykowe sprzężenie zwrotne zazwyczaj przekazuje siłę lub drgania Sensable Phantom Omni (www inition co uk) Logitech Racing Wheel (www logitech com) Politechnika Wrocławska VRML, X3D " Virtual Reality Modeling Language język opisu obiektów i animacji w scenie 3D " Zastąpił go Extensible 3D (X3D) standard ISO 19775 oparty na formacie XML, służący do przedstawiania komputerowej grafiki 3D " Modele 3D są dostępne w Internecie, sceny można oglądać w przeglądarce (potrzebny plugin, np. dla VRML: Cortona, Cosmo Player) " Komputerowo wygenerowane sceny 3D mogą być animowane i wzbogacane o dzwięki (stereo lub 5.1), zdjęcia lub filmy Materiały do wykładu 11 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Symulatory (dla kierowców, pilotów itp.) Politechnika Wrocławska Edukacja (muzea, szkolenia) Politechnika Wrocławska Architektura (rekonstrukcje, nowe projekty) Materiały do wykładu 12 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Przemysł (projektowanie, weryfikacja) Politechnika Wrocławska Virtual Clay Modeling " Tworzenie modeli z wykorzystaniem wirtualnych narzędzi do dodawania lub odejmowania materiału analogicznie do rzezbienia w glinie Politechnika Wrocławska Prezentacja wyników symulacji numerycznych Materiały do wykładu 13 Wizualizacja , VR 2012 Politechnika Wrocławska Medycyna Politechnika Wrocławska VR na Politechnice Wrocławskiej (1) " System Cykloop firmy Vircinity z wielkoekranowym wyświetlaczem tylnym dwuprojektorowym, pasywnymi okularami, urządzeniami wejściowymi (myszka 3D, czujnik położenia) i dedykowanym oprogramowaniem Covise Politechnika Wrocławska VR na Politechnice Wrocławskiej (2) " Projektor migawkowy firmy ProjectionDesign, ekran do projekcji przedniej i/lub tylnej, zestaw 15 par okularów aktywnych, urządzenia wejściowe (myszka 2D, rękawica DG5) i oprogramowanie Eon Studio Materiały do wykładu 14