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@techinfo.rwth-aachen.de
Inhalt des Vortrags: --------------------
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
-- 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@rz.rwth-aachen.de WWW: http://www.rz.rwth-aachen.de/vr/