Sehr geehrte VR-Interessierte,
ich möchte Sie herzlich zu den Vorträgen unseres diesjährigen, vom VRCA
veranstalteten Seminars zur Computergraphik und Virtuellen Realität
einladen. Orte, Zeiten und Kurzfassungen der einzelnen Vorträge finden Sie
unter http://www.rz.rwth-aachen.de/vr/teaching/seminars/seminars.htm.
Mit freundlichen Grüssen, Torsten Kuhlen
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Dr. Torsten Kuhlen (Dipl.-Inform.)
Geschäftsführer Virtual Reality Center Aachen
Leiter Abteilung VR, Rechenzentrum der RWTH Aachen
Seffenter Weg 23, 52074 Aachen
Tel. +49 241 804783, Mobil +49 175 2609784
Email kuhlen(a)rz.rwth-aachen.de, Fax +49 241 8888 134
http://www.rz.rwth-aachen.de/vr
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Sehr geehrte Damen und Herren,
das VRCA moechte Sie recht herzlich zu einem Doktorandenvortrag aus dem
Themenbereich der Virtuellen Realitaet einladen.
Thema: Multimodale Interaktionstechniken für die Simulation von
Montagevorgängen in virtuellen Umgebungen
Referent: Dipl.-Ing. Roland Steffan
Erstberichter der Dissertation: Prof. K.-F. Kraiss, Lehrstuhl fuer
Technische Informatik
Zweitberichter der Dissertation: Prof. C. Bischof, Rechenzentrum und
Lehrstuhl fuer Hochleistungsrechnen
Termin: Donnerstag, 18. Januar 2001 um 9:30 Uhr
Ort: Bibliothek des Lehrstuhls für Technische Informatik, Ahornstr. 55
Bitte um vorherige Anmeldung beim Sekretariat des Lehrstuhls fuer
Technische Informatik:
Tel. 0241-80 26 101, Email tristao(a)techinfo.rwth-aachen.de
Inhalt des Vortrags:
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Virtuelle Umgebungen finden zunehmend Verwendung in der digitalen
Produktentwicklung. Zu ihren wichtigsten Anwendungsgebieten gehört die
Montage- und Demontageplanung, insbesondere die Ermittlung der optimalen
Bewegungspfade von Bauteilen und die Planung der Abfolge von
Montageschritten. Für die VR-basierte Durchführung dieser Prozesse sind
verschiedene Montagesimulationssysteme verfügbar, die jedoch Defizite in
der Modellierung des Verhaltens virtueller Objekte und der Gestaltung
der Interaktionsschnittstelle zum Anwender aufweisen.
Der Vortrag stellt das Konzept eines Simulationssystems vor, welches
eine echtzeitfähige, physikalisch-basierte Verhaltensmodellierung, eine
multimodale Mensch-Maschine Schnittstelle und innovative
Interaktionsmechanismen beinhaltet, und beschreibt dessen Umsetzung und
Evaluierung.
Die physikalisch-basierte Simulation bestimmt die inhärenten
mechanischen Eigenschaften virtueller Bauteile aus den polygonalen
Bauteilmodellen. Dafür werden approximative und exakte
Berechnungsverfahren vorgestellt und mittels Beispielpolyedern
überprüft. Es ergeben sich, von geringen numerischen Ungenauigkeiten
abgesehen, die Werte geometrisch vergleichbarer, realer Körper.
Zur physikalisch plausiblen Modellierung des Verhaltens virtueller
Bauteile setzt das Simulationsystem ein Impuls-basiertes Verfahren ein.
Dieses analysiert während der Verarbeitung einer Kollision fortlaufend
die Kontaktsituation und berechnet die Kollisionsreaktion nach
Möglichkeit algebraisch. Eine zeitaufwendigere, numerische Integration
erfolgt lediglich bei der Behandlung von Gleitvorgängen. Durch diese
Unterteilung erzielt das System Echtzeitfähigkeit bei gleichzeitiger
garantierter, physikalischer Plausibilität. Darüber hinaus bietet es mit
den sensitiven Polygonen und dem virtuellen Magnetismus zwei neuartige
Interaktionsmechanismen, die modellierungs- und interaktionsbedingte
Simulationsprobleme effektiv kompensieren.
Ein erhebliches Defizit verfügbarer Montagesimulationssysteme liegt in
der unbefriedigenden Rückkopplung haptischer Interaktionsinformationen.
Existierende Systeme verwenden dafür eine aufwendige, zur graphischen
Szenendarstellung redundante, haptische Beschreibung der virtuellen
Montageumgebung. Das vorgestellte System vermeidet diese Ineffizienz,
indem es auf Daten der physikalisch-basierten Modellierung zurückgreift
und daraus in einem separaten Simulationsprozess eine fokussierte
Repräsentation der haptischen Interaktion des Anwenders erzeugt. Dadurch
erreicht das System eine adäquate und effiziente Kraftberechnung.
Zusätzlich werden Methoden zur intuitiven, visuellen und akustischen
Darstellung von Interaktionsinformationen präsentiert.
Die Gebrauchstauglichkeit des Simulationssystems wird abschließend im
Rahmen einer empirischen Untersuchung mit Hilfe von
Manipulationsaufgaben überprüft. Im Vergleich zu nativen virtuellen
Umgebungen können sowohl signifikante Verbesserungen der Effektivität
von Interaktionen als auch der Benutzerakzeptanz nachgewiesen werden.
Das vorgestellte Simulationsystem erlaubt erstmals eine realitätsnahe
Simulation des Verhaltens virtueller Bauteile und eine gleichermaßen
effektive wie intuitive, multimodale Interaktion. Aufgrund der erstmalig
durchgängigen Verwendung von CAD-basierten, polygonalen Bauteilmodellen
für sämtliche Simulations- und Modellierungsaspekte ist das
Simulationssystem vielfältig anwendbar.
Mit freundlichen Gruessen, Torsten Kuhlen
Geschaeftsfuehrer VRCA
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Dr.rer.nat. Torsten Kuhlen (Dipl.-Inform.)
Rechenzentrum der RWTH Aachen
(Engl.: Computing Center, Aachen University of Technology)
Seffenter Weg 23, D-52074 Aachen (Germany)
Tel.: +49 241 80-4783, -4900, MobilTel.: +49 175 2609784
Fax: +49 241 8888 134, email: kuhlen(a)rz.rwth-aachen.de
WWW: http://www.rz.rwth-aachen.de/vr/