3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukciócg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott-targyak/3d... · műszaki rajz, formatervezői vázlat tervezés ... Interaktív

1

3D szmtgpes geometria s alakzatrekonstrukci

Dr. Vrady Tams, Dr. Salvi PterBME, Villamosmrnki s Informatikai KarIrnytstechnika s Informatika Tanszk

1a. Bevezets

http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312

https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIIIMA01

3D - geometriai modellezs,

alakzatrekonstrukci, nyomtats 2

Tartalom

Bevezets

Szmtgpes tervezs s alakzatrekonstrukci

A trgy oktatsa s a kvetelmnyrendszer

Bevezets 3

Bevezets

Kt tudomnyg:

(i) Computer Aided Geometric Design (CAGD)

Szmtgppel segtett geometriai tervezs

(ii) Digital Shape Reconstruction (DSR)

Szmtgpes alak(zat)-rekonstrukci

(Reverse Engineering Mrnki visszafejts)

3D-s geometria

- digitlis reprezentci

- szmtgpes algoritmusok

- alkalmazsok

Bevezets 4

Szmtgppel segtett geometriai tervezs

koncepci, mrnki dokumentcimszaki rajz, formatervezi vzlat

tervezs

szmtgpes modell

alkalmazsok: megjelents, virtulis valsg paramterek szmtsa jratervezs, mdosts, varinsok vgeselem-analzis (FEA) -

szilrdsgtan, termodinamika, ramlstan numerikusan vezrelt (NC) megmunkls fizikai objektum

absztrakt, pontosgeometriai elemek

Bevezets 5

Szmtgpes tervezs:input-output

paramterek mdostsa,

alkatrsz csaldok

vgeselemes

analzisautomatikus

megmunkls

mszaki rajzformatervezi vzlatok

Bevezets 6

Digitlis alakzat rekonstrukci

ltez fizikai objektum

3D mrs, szkennels

nagymret ponthalmazok

alakzat rekonstrukci

szmtgpes modell alkalmazsok

mrt, zajos, strukturlatlan elemek

7Bevezets

Digitlis informatika

Digital Signal

Processing

1970

Digital Image

Processing

1980-90

Digital Shape

Processing

2000

F technolgiai komponensek:

rintsmentes 3D-s szkennerek nagyteljestmny grafikus szmtgpek digitlis alakrekonstrukcis szoftver rendszerek 3D nyomtats

3D_SzGA 8

Rekonstrukci - alkalmazsok1 nem ltezik digitlis modell,

viszont rendelkezsre ll egymrt ponthalmaz

mrnki alkalmazsok- nincs gyrtsi dokumentci- az alkatrsz nem CAD technolgival kszlt

orvosi alkalmazsok- egyni organikus felletek- testre kell szabni- illeszked felletek: trdprotzis, fogsor, hallkszlk, buksisak stb.

a kulturlis rksg megrzse

minsgellenrzs- a digitlis referencia modell s a legyrtott alkatrsz sszehasonltsa

3D_SzGA 9







3D_SzGA 10







3D_SzGA 11







3D_SzGA 12







13

A New York-i SzabadsgszoborGeomagic, Inc. : 16 milli adatpont digitlis modella szobor rekonstrulsa lehetv vlt

14Bevezets

Az rsikl biztonsgos visszatrse

Geomagic, Inc. : minsgellenrzs a hll csempk

esetleges krosodsnak felismerse

Bevezets 15

3D nyomtats

16Bevezets

Tervezs s alakzat rekonstrukci

TERVEZSKONCEPCISZMTGPES

MODELL

ALKALMAZSOK

GYRTS

FIZIKAI OBJEKTUM3D-s MRS

DIGITLISALAKZAT REKONSTRUKCI

Reprezentcik 17

Digitlis reprezentcik

pontok, pontfelhk

hromszgek, hromszghlk

grbk, grbehlzatok, drtvzak

felletek, fellet-csoportok

tmr (merev) testek

Reprezentcik 18

Digitlis reprezentcik1

Pontok, pontfelhk

Hromszghlk,(poligonok)

Grbk,grbehlzatok Felletek

Tmr testek

1. pontfelhk egyestse, szrse, egyszerstse...2. hromszgels (hl generls)3. grbe interpolci s approximci4. fellet interpolci s approximci5. cellulris (voxel) reprezentci

1

2

3

4

5

Reprezentcik 19


Pontok, pontfelhk



Tmr testek

1. decimls, simts, jrahromszgels, deformls 2. szegmentls, jellegzetes grbk kiemelse3. fellet approximci, rekurzv felosztsos felletek4. digitlis alakzat rekonstrukci5. mintavtelezs

1

2 3

4

5

Reprezentcik 20


Pontok, pontfelhk



Tmr testek

1. grbehlzat pts, specilis mveletek, simts...2. felletek ltrehozsa profilgrbkbl (eltols, forgats), grbehl interpolci,...3. testek l struktrja4. mintavtelezs5. trtt vonalak, poligonok

1 2

3

4

5

Reprezentcik 21


Pontok, pontfelhk


Grbk,grbehlzatok

Felletek

Tmr testek

1. specilis mveletek offszet, lekerekt felletek, simts,...2. metszsek, trimmelt lapok (felletdarabok), primitv testek... 3. mintavtelezs4. tesszellci (poligonkzelts)5. fellet-fellet metszs, felleten fut grbk,...

1

2

3

4

5

Reprezentcik 22


Pontok, pontfelhk


Grbk,grbehlzatok

Felletek

Tmr testek

1. Bool mveletek, primitv testek... 2. mintavtelezs3. tesszellci (poligon kzelts)4.-5. hatrolelem-reprezentci ellltsa, lek, hurkok, trimmelt lapok

1

2

3

4

5

A trgy felptse 23

A trgy felptse

Tematika: http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIIIMA01

Oktats:

Elmleti rk:

- slide-ok, ujjgyakorlatok,

- applet-ek, dem videk

Kt gyakorlati blokk (5.- 6. ht, 10.-11. ht):

- 3D modellezs (public domain rendszerek)

- grafikus keretrendszer ismertetse

- algoritmusok fejlesztse (hromszghlk, grbk s felletek)

- demk (ipari s prototpus rendszerek)

Kvetelmnyek 24

Kvetelmnyrendszer

2 kis hzi feladat (ktelez, kb. 6-10 ra)

C++ tesztkrnyezet, egyszer szmtsi feladatok

a) hromszghlk, b) grbk-felletek

vizsga - szbeli: 2 ttel

nll projektek megajnlott jegy:

szakirodalom feldolgozsa

programfejleszts - dem

rvid szeminrium (10-15 perc)

utols vllalsi lehetsg: 10. ht !!!

Folytonos felletek generlsa ngyszghlk alapjn (SP)

A szmtgpes grafika s geometria szmos terletn hasznlnak ngyszghlkat

(angolul: quadmesheket), melyek diszkrt mdon definilnak egy alakzatot. A szebb

megjelentshez hagyomnyosan felosztsos felletekkel srbb hlt generlnak...

Egy alternatv megolds ngyoldal felletekkel csempzi ki az irregulris cscsok

krnykt, mikzben biztostja az egyes elemek kzti folytonossgot. A folytonos

reprezentcira val ttrs fizikai szmtsok, szimulcik hatkonysgnak

nvelsre is hasznlhat...

25nll labor/Diplomaterv

Az nll labor clja, hogy a hallgat

ttekintse a vonatkoz modern

szakirodalmat s implementljon egy

keretrendszert, amelyben lehetsg nylik

klnbz algoritmusok kidolgozsra s

sszehasonltsra....

Szabadformj alakzatok tervezse s reprezentlsa 3D-s formatervezi vzlatok alapjn (VT)A modern vilgban egyre fontosabb kvetelmny, hogy a

krlttnk lv trgyaknak szp, eszttikus formja legyen.

A formatervezk ltalban idegenkednek a hagyomnyos

CAD rendszerek hasznlattl, mert ezek nem biztostjk azt

a fajta alkoti szabadsgot, amelyet a papr s a ceruza

hasznlata biztost. Ugyanakkor a kzi rajzok feldolgozsa s

szmtgpes formba val ntse igen nehz problma,

hiszen ezek a vonalak nem egyrtelmek, a klnbz rajzok

gyakran nem igazn koherensek, s nem definilnak

egyrtelmen egy sszetett szabadformj alakzatot.

Jelen projekt clja, hogy egy olyan j, szmtgpes

technolgit knljon fel, amely segtsgvel kzi rajzok

alapjn kzvetlenl ltre lehet hozni egy konzisztens 3D-s

digitlis reprezentcit. A szakirodalmi feldolgozs mellett

ezeket implementlni kellene egy 3D-s interaktv grafikus

keretrendszer keretben, s pldk segtsgvel bemutatni

az eredmnyeket.

https://www.youtube.com/watch?v=hGmE362ldZY


https://www.youtube.com/watch?v=hGmE362ldZY

Kontrollpont alap n-oldal felletek modellezse (SP)

Komplex szabadformj alakzatokat a legtbb esetben

csak egy ltalnos topolgiai struktra segtsgvel lehet

lerni, ahol a felletelemeknek tetszleges oldalszma

lehet s a cscsokban tetszleges szm l futhat

ssze. Ez indokolja az n. n-oldal felletelemek

modellezsnek fontossgt a szmtgppel segtett

geometriai tervezsben. Az n-oldal felletek lersra

szmos mdszer ismeretes....

Tanulmnyozza az n-oldal, kontroll pontokon alapul

matematikai smkat... Implementljon egy 3D-s

grafikus keretprogramot, amelyben ssze lehet

hasonltani nhny kivlasztott (esetlegesen jonnan

kidolgozott) reprezentcit, s rtkelje ezeket a fent

megadott szempontok alapjn.


Pontfelhk s 3D-s felletek cella alap kzeltse adaptv tvolsgmezk alapjn (VT)Komplex 3D-s objektumokat igen gyakran sr

hromszghlk segtsgvel reprezentlnak; hiszen a

hromszg-alap adatstruktra egyszer s egysges...

Lteznek azonban msfajta, egysges reprezentcik is,

ahol 3D-s felleteket, vagy nagymret ponthalmazokat egy

adaptv cellarendszer segtsgvel lehet lerni, illetve

kzelteni. Az ismert stl kocka (marching cubes)

technikt kvnjuk kiterjeszteni, oly mdon, hogy egy

adaptv tvolsgmezre ptnk, s a celln belli

fggvnyek nem linerisak, hanem grbltek.

Tanulmnyozza a stl kockk s az adaptv

tvolsgmezk vonatkoz szakirodalmt [1,2].

Implementljon egy 2D-s, majd a ksbbiekben egy 3D-s

grafikus keretprogramot, amelyben ssze lehet hasonltani

klnbz ismert s jonnan kidolgozott cella

reprezentcikat, klnbz tvolsgbecslsi mdszereket,

valamint minsgi s hatkonysgi jellemzket.


Documents

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukciócg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott-targyak/3d... · műszaki rajz, formatervezői vázlat tervezés ... Interaktív