3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

Hasonló dokumentumok
Termék modell. Definíció:

(Solid modeling, Geometric modeling) Testmodell: egy létező vagy elképzelt objektum digitális reprezentációja.

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

Geometriai modellezés. Szécsi László

CAD Rendszerek I. Sajátosság alapú tervezés - Szinkron modellezés

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

Parametrikus tervezés

Valasek Gábor tavaszi félév

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

3D Számítógépes Geometria II.

3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

Valasek Gábor tavaszi félév

3D-s számítógépes geometria

3D Számítógépes Geometria II.

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

3D Számítógépes Geometria II.

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

ELŐADÁSOK ANYAGA. 8. Alaksajátosságok transzformációja, kiosztások, tükrözések

Klár Gergely 2010/2011. tavaszi félév

Vida János. Geometriai modellezés III. Görbék és felületek

TÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK

Számítógépes Grafika SZIE YMÉK

TÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

Autodesk Inventor Professional New Default Standard.ipt

Valasek Gábor

3D-s számítógépes geometria

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

A lineáris programozás alapjai

Hajder Levente 2018/2019. II. félév

2014/2015. tavaszi félév

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

Egyenes mert nincs se kezdő se végpontja

Az igény szerinti betöltés mindig aktív az egyszerűsített megjelenítéseknél. Memória megtakarítás 40%.

Tartalom. Geometria közvetlen tárolása. Geometria tárolása - brute force. Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu. Hermite interpoláció. Subdivision görbék

Akusztikai tervezés a geometriai akusztika módszereivel

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

Görbe- és felületmodellezés. Szplájnok Felületmodellezés

Koordináta-geometria feladatok (emelt szint)

x = cos αx sin αy y = sin αx + cos αy 2. Mi a X/Y/Z tengely körüli forgatás transzformációs mátrixa 3D-ben?

Összeállította Horváth László egyetemi tanár

Lemezalkatrész modellezés. SolidEdge. alkatrészen

I. Gondolkodási módszerek: (6 óra) 1. Gondolkodási módszerek, a halmazelmélet elemei, a logika elemei. 1. Számfogalom, műveletek (4 óra)

3D-S TERVEZÉS AZ ÓBUDAI EGYETEM REJTŐ SÁNDOR KARÁN

Mit jelent a CAD rendszerek integrációja? Ismertesse a kernel főbb funkcióit!

Követelmény a 6. évfolyamon félévkor matematikából

Forgáshenger normálisának és érintősíkjának megszerkesztése II/1

Matematika pótvizsga témakörök 9. V

Halmazelmélet. 1. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Halmazelmélet p. 1/1

TÉRINFORMATIKAI ÉS TÁVÉRZÉKELÉSI ALKALMAZÁSOK FEJLESZTÉSE

3. előadás. Elemi geometria Terület, térfogat

2. tétel Egész számok - Műveletek egész számokkal. feleletvázlat

Elektronikus adatbázis. CAD alapjai. Féléves projektfeladat Gördülőcsapágyazás modellezése

Feladatok. Tervek alapján látvány terv készítése. Irodai munka Test modellezés. Létező objektum számítógépes modelljének elkészítése

Debreceni Egyetem Matematikai és Informatikai Intézet. 13. Védelem

Lemezalkatrész modellezés SolidWorks-szel

Matematika III előadás

Dr. Mikó Balázs

EÖTVÖS LORÁND SZAKKÖZÉP- ÉS SZAKISKOLA TANÍTÁST SEGÍTŐ OKTATÁSI ANYAGOK MÉRÉS TANTÁRGY

Számítógéppel segített modellezés és szimuláció a természettudományokban

10. előadás. Konvex halmazok

Megoldások 7. gyakorlat Síkgráfok, dualitás, gyenge izomorfia, Whitney-tételei

11. Alakzatjellemzők. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

A GEOMETRIA TÉMAKÖR FELOSZTÁSA. Síkgeometria Térgeometria Geometriai mérések Geometriai transzformációk Trigonometria Koordináta-geometria

Analízis III. gyakorlat október

11. előadás. Konvex poliéderek

Geometria. a. Alapfogalmak: pont, egyenes, vonal, sík, tér (Az alapfogalamakat nem definiáljuk)

Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

Alkatrész modellezés SolidWorks-szel - ismétlés

Matematika szóbeli érettségi témakörök 2016/2017-es tanév őszi vizsgaidőszak

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2005

1. Mit jelent a CAD rendszerek integrációja? Ismertesse a kernel főbb funkcióit! (E-book 29-34)

Revit alapozó tanfolyam

3D-s számítógépes geometria

Revit alaptanfolyam szerkezettervezőknek

Új funkciók ZW3D 2017 SP.

Simított részecskedinamika Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)

3.1. ábra. a) manifold modell (a hasáb is és a henger is test); b) nem manifold modell (a hasáb test, a henger felület).

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

PONTFELHŐ REGISZTRÁCIÓ

Jogi terek modellezése a 3D kataszterben

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Az informatika kulcsfogalmai

CAD-alapjai (jegyzet)

Matematika az építészetben

1. GONDOLKODÁSI MÓDSZEREK, HALMAZOK, KOMBINATORIKA, GRÁFOK

Klár Gergely 2010/2011. tavaszi félév

ÍRÁSBELI BELSŐ VIZSGA MATEMATIKA 8. évfolyam reál tagozat Az írásbeli vizsga gyakorlati és elméleti feladatai a következő témakörökből származnak.

időpont? ütemterv számonkérés segédanyagok

Diszkrét matematika 2.

Feladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Tanmenetjavaslat. Téma Óraszám Tananyag Fogalmak Összefüggések Eszközök Kitekintés. Helyi érték, alaki érték. Számegyenes.

Koordinátageometria. , azaz ( ) a B halmazt pontosan azok a pontok alkotják, amelynek koordinátáira:

Átírás:

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció 12. Tömör testek modellezése http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiima01 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME, Villamosmérnöki és Informatikai Kar Irányítástechnika és Informatika Tanszék 1

Tartalom célkitűzés, alkalmazások konstruktív modellezés (CSG) gyakori görbe- és felületkonstrukciók határolóelem reprezentáció (B-rep) regularizált halmazműveletek lokális operációk Euler szabály, Euler operációk parametrikus modellezés, kényszerek 3D-s számítógépes geometria 2

Tömör testek 1 Tömör test: a 3D-s tér egy jól meghatározott tartománya Pontok osztályozása: belső külső határpont Primitív testek téglatest, henger, kúp, gömb, stb. Procedurális építő elemek profilgörbék, vagy összetett kontúrok alapján Alaksajátosságok geometriai elemek egy funkcionális egysége Műveletek halmazműveletek lokális operációk CAD alkalmazások tervezés, mérnöki számítások grafikus megjelenítés komplex szerelvények véges-elemes analízis, NC megmunkálás Tömör testek 3

Tömör testek 2 Tömör testek 4

Tömör testek 3 Procedurális építő elemek felhasználó definiálja 2D profilgörbék, vagy összetett kontúrok használata kihúzás (extrusions) forgatás (surfaces of revolution) általános "söpört" felületek (general sweeps) különböző keresztmetszetek interpolálása (lofted surfaces) Tömör testek 5

Tömör testek 4 Alaksajátosságok geometriai elemek egy összerendelt csoportja funkcionális egység felhasználó, illetve alkalmazás függő paraméterek definiálják alaksajátosság könyvtárak (Molnár László, BME EIK) Parametrikus megadás 6

Konstruktív testmodellezés 1 Constructive Solid Geometry (CSG) bináris fa struktúra csúcspontok: 3D transzformációk + halmazműveletek levelek: primitív testek + paraméterek Unió, metszet, különbség Konstruktív testmodellezés 7

Konstruktív testmodellezés 2 Előnyök: egyszerű és tömör reprezentáció megőrzi a tervezési operációk sorrendjét (design history) bizonyos számítások nagyon egyszerűek: pl. pontok osztályozása, térfogat számítás, nyomatékok Hátrányok: nincs explicit határoló felület információ lokális operációkat nem lehet végrehajtani bizonyos számítások igen nehézkesek: élhossz, felületek nagysága, áthatások, stb. a legtöbb alkalmazáshoz kiértékelt modellre van szükség Konstruktív testmodellezés 8

Határolóelem reprezentáció 1 Boundary representation (B-rep) Testmodell: a határoló elemek összessége Explicit, kiértékelt adatstruktúra Teljes topológiai leírás csúcsok, élek, hurkok, lapok,... Teljes geometriai leírás pontok, görbék (görbedarabok), felületek (felületdarabok) Határolóelem reprezentáció 9

Határolóelem reprezentáció 2 Szárnyas él adatstruktúra (winged edges) Szomszédossági relációk Redundáns, de igen hatékony keresést tesz lehetővé A felületek orientáltak, a hurkok irányítottak Határolóelem reprezentáció 10

Határolóelem reprezentáció 3 Előnyök: explicit geometriai információ, véges, visszavágott (trimmed) formában explicit topológiai információ, az összes szomszédossági reláció tárolása lokális operációk végrehajtása egyszerű hatékony számítások Hátrányok: komplex adatstruktúra, a modell érvényességét-helyességét állandóan biztosítani kell az eredeti tervezési szekvenciát nem lehet visszaállítani globális számítások végrehajtása igen nehézkes Határolóelem reprezentáció 11

Regularizált halmazműveletek Adott egy tömör test S: P belső pontja S-nek, ha létezik egy nyílt r sugarú, P középpontú gömb, amelyet S teljesen tartalmaz Q külső pontja S-nek, ha létezik egy nyílt r sugarú, P középpontú gömb, amelynek S-sel nincs közös része Határpontok - nem belső, és nem külső pont Regularizált halmazművelet: a belső pontok lezárása, azaz a belső és határpontok uniója *, *, * Regularizált halmazműveletek 12

Lokális operációk 1 csak az objektum egy jól körülhatárolt része módosul topológiai elemek kijelölése: csúcsok, élek, élhurkok, lapok újrastruktúrálás - egyszerű szabályok szerint Kihúzás (extrude) Élletörés, csúcsletörés (chamfer) Módosítás (tweak) Lokális operációk 13

Lokális operációk 2 ÉL-lekerekítő felületek: szomszédos elsődleges felületek sima összekötése CSÚCS-lekerekítő felületek: él-lekerekítések sima összekötése Éles élek helyettesítése: esztétikai és megmunkálási követelmények Konvex élek - "anyag" eltávolítás Konkáv élek - "anyag" hozzáadás A legfontosabb lokális operáció! Lokális operációk 14

Érvényes topológia 1 Jelölések: V: a csúcsok száma E: az élek száma, F: a lapok száma Euler-Poincaré formula (a): V - E + F = 2 G: az átmenő lyukak száma (genus) L: a hurkok száma (külső és belső), L i =L-F - belső hurkok száma Euler-Poincaré formula (b): V - E + F - L i = 2(1 - G) V = 8, E = 12, F = 6, nincs lyuk és belső hurok; V-E+F=2 8-12+6=2 V=16, E=24, F=11, nincs lyuk, egy belső hurok; V-E+F-(L i )=2 16-24+11-(1)=2 V=16, E=24, F=10, egy lyuk, két belső hurok; V-E+F-(L i )=2(1-G) 16-24+10-(2)=0 Topológia 15

Érvényes topológia 2 Szabályos poliéderek: Objektumok 0,1,2,3 átmenő lyukkal (genus) : Topológia 16

Ujjgyakorlat*- Euler egyenlet Ellenőrizzük az Euler-egyenletet: V:??, E:??, F:??, L i :??, G:?? V - E + F - (L i ) = 2(1 - G) Topológia 17

Ujjgyakorlat - Euler egyenlet Ellenőrizzük az Euler-egyenletet: V: 24, E: 36, F: 15, L i : 3, G: 1 V - E + F - (L i ) = 2(1 - G) 24-36 + 15 - (3) = 2(1-1) ok Topológia 18

Euler operációk V - E + F - (L - F) = 2 Létrehozás (Make) és törlés (Kill) operációk Él-összehúzás Csúcs széthasítás Operator Meaning V E F L MEV Make an edge and a vertex +1 +1 MFE Make a face and an edge +1 +1 +1 MEKL Make an edge and kill a loop +1-1 Lap kettévágás:{+2,+3,+1,(0)} Operator Meaning V E F L KEV Kill an edge and a vertex -1-1 KFE Kill a face and an edge -1-1 -1 KEML Kill an edge and make a loop -1 +1 Topológia Lapkihúzás: {+4,+8,+4,(0)} 19

Ujjgyakorlat*- Euler operációk Kiindulás: V:4, E:4, F:1 (4,4,2) Végeredmény: V:..., E:..., F:... Euler-operációk: 1...2...3...4...5...6...7...8... Topológia 20

Ujjgyakorlat - Euler operációk Kiindulás: V:4, E:4, F:1 (4,4,2) Végeredmény: V:8, E: 10, F:3 (8,10,4) Euler-operációk: 1.mev 2.mev 3.mfe 4.mev 5. mef! 6. mev 7. mef 8. kef Topológia 21

További érvényességi kérdések Érvényes (helyes) tömör test: nincsenek alacsonyabb dimenziós részek, szabad élek és lapok 2D sokaság (2-manifold): a határfelület pontjai mindenhol lokálisan leképezhetők egy körlapra Szemantika: önmetszések elkerülése, az eredeti tervezési szándék megőrzése Topológia 22

Parametrikus megadás, kényszerek a primitíveket, a procedurális elemeket és az alaksajátosságokat változók segítségével definiálják paraméter függő alkatrész család feltételezi a tervezési szekvencia reprodukálhatóságát kritikus kérdés - szemantika geometriai definíció kényszerekkel lehet egyértelmű, alul- vagy túlhatározott Parametrikus megadás 23

SolidWorks - DEMÓ ------------------------- A következő előadás tartalma Digitális alakzatrekonstrukció: célkitűzések a rekonstrukció folyamata 3D-s méréstechnika mért ponthalmazok regisztrálása és egyesítése Következő előadás 24