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TU Berlin

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Publikationen

Intuitive Haptische Interfaces für die Deformationssimulation
Zitatschlüssel Vollinger.2009
Autor Völlinger, U. and Beckmann-Dobrev, B. and Schäfer, J. and Israel, J. H. and Stark, R.
Buchtitel Augmented & virtual reality in der Produktentstehung
Seiten 189–204
Jahr 2009
ISBN 978-3-939350-71-2
Adresse Paderborn
Herausgeber Gausemeier, J.
Verlag Heinz-Nixdorf-Inst
Serie HNI-Verlagsschriftenreihe
Zusammenfassung Bei derzeitig verfügbaren Lösungen für die physikbasierte Handhabungssimulation fle-xibler Bauteile in der VR stellt die intuitive Interaktion mit haptischen Force-Feedback-Geräten immer noch ein großes Problem dar. Die Berücksichtigung der Verformungsei-genschaften flexibler Objekte in der Simulation ist für eine Vielzahl von Anwendungen von Vorteil wie dynamische Ein- und Ausbauuntersuchung oder Montagesimulationen. Derzeit scheitert die Handhabung zum einen an den enormen Anforderungen an die Be-rechnungszeit für eine Kraftrückgabefrequenz von 1000 Hz, zum anderen ist die Benut-zung bisheriger haptischer Interfaces wenig intuitiv. Mit Hilfe des entwickelten haptischen Interfaces können interaktiv Kräfte und Momente auf die deformierbaren Körper übertragen werden. Für das haptische Inte rface wurden Interaktionsmöglichkeiten untersucht, die eine Kopplung und Entkopplung mit dem Deformationsmodell zur Simulationszeit ermöglichen. So können während der Simulation innerhalb des flexiblen Objektes frei wählbare Andockgebiete ausgewählt werden, um somit eine Verformung einzuleiten. Des Weiteren ist ein Andocken an starre Körper möglich, die durch Translation oder Rotation die Kräfte und Momente auf die flexiblen Teile übertragen, falls Sie mit diesen gekoppelt sind. Um ein physikalisch plausibles Verhalten der flexiblen Teile zu gewährleisten wurden die Materialeigenschaften in einem Vorverarbeitungsschritt durch Optimierungsverfah-ren aufbereitet. Als Ausgangspunkt dienten Feder-Masse-Modelle deren Federsteifig-keiten und Topologien mit Hilfe von FEM-Referenzverformungen opt imiert wurden. Dazu erweiterten wir unsere bisherige Optimierungsmethode für Tetraedernetze, so dass nun auch Hexaedernetze hinsichtlich verschiedener Belastungsarten optimiert werden können. Mit den entwickelten Methoden konnte eine physikalisch plausible interaktive Deformation der flexiblen Teile erreicht werden. Des Weiteren konnte durch die Kopp-lung mit hochaufgelösten Oberflächen sehr detailreiche Modelle in Echtzeit deformiert werden, wobei die Handhabung mit dem haptischen Gerät, d.h. das Andocken an ver-schiedene Gebiete in den Deformationsmodellen auf eine einfache und intuitive Art durchgeführt werden kann.
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