3D - Stadtmodelle Input- und Outputverfahren für 3D-Stadtmodelle Ein Vortrag im Rahmen des Seminars...
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3D - Stadtmodelle3D - StadtmodelleInput- und OutputverfahrenInput- und Outputverfahren
fürfür3D-Stadtmodelle3D-Stadtmodelle
Ein Vortrag im Rahmen des Seminars Geoinformation vonEin Vortrag im Rahmen des Seminars Geoinformation von
Markus KosbabMarkus Kosbab
GIS-Seminar WS 2000/2001GIS-Seminar WS 2000/2001
Wofür benötigt man ein 3D-StadtmodellWofür benötigt man ein 3D-Stadtmodell
bei Neuplanungen, Umstrukturierungen oder bei Neuplanungen, Umstrukturierungen oder Sanierung größerer StadtgebieteSanierung größerer Stadtgebiete
als Arbeits- und Darstellungsmittel bei der Planungals Arbeits- und Darstellungsmittel bei der Planung zum Veranschaulichen der räumlich-funktionalen zum Veranschaulichen der räumlich-funktionalen
AnordnungenAnordnungen
DarstellungDarstellung des Planungsgebietesdes Planungsgebietes der Umgebungder Umgebung
Die PlanungDie Planung
Ideen werden skizziertIdeen werden skizziert
aus Skizzen wird grobes Volumenmodellaus Skizzen wird grobes Volumenmodell
Modell ist methodisches Mittel zur GestaltsfindungModell ist methodisches Mittel zur Gestaltsfindung
Modell gleichberechtigt neben dem ZeichenstiftModell gleichberechtigt neben dem Zeichenstift
Zeichnung und Modell treiben sich in der Entwicklung Zeichnung und Modell treiben sich in der Entwicklung gegenseitig vorangegenseitig voran
Welche Vorteile bieten 3D-StadtmodelleWelche Vorteile bieten 3D-Stadtmodelle
die „Modellsprache“ ist leicht verständlichdie „Modellsprache“ ist leicht verständlich
kein gedankliches übersetzen einer Zeichnung in die dritte kein gedankliches übersetzen einer Zeichnung in die dritte DimensionDimension
räumliche Zusammenhänge werden sofort klarräumliche Zusammenhänge werden sofort klar
Blickperspektive weitgehend frei wählbarBlickperspektive weitgehend frei wählbar
Bewegungsabläufe sind realisierbarBewegungsabläufe sind realisierbar
dient zur räumlich-funktionalen Entwurfsprüfungdient zur räumlich-funktionalen Entwurfsprüfung
Kommunikation zwischen Planern und AußenstehendenKommunikation zwischen Planern und Außenstehenden
tatsächlich vorhandene, maßstabstreue Modelletatsächlich vorhandene, maßstabstreue Modelle unterschieden inunterschieden in
Ideen- oder MassenmodellIdeen- oder Massenmodell ArbeitsmodellArbeitsmodell Ausführungs- oder PräsentationsmodellAusführungs- oder Präsentationsmodell
meist erstellt mit CAD/CAAD - Programmenmeist erstellt mit CAD/CAAD - Programmen liegen als Daten im Rechner vorliegen als Daten im Rechner vor
Welche Modelle gibt esWelche Modelle gibt es
physische Modellephysische Modelle
ComputermodelleComputermodelle
Ideen- oder MassemodellIdeen- oder Massemodell
Zweck: IdeenfindungInhalt: GrundstrukturDetaillierung: geringÄnderungen: vieleVerfügbarkeit: sofort
ArbeitsmodellArbeitsmodell
Zweck: OptimierungInhalt: Struktur und DetailsDetaillierung: mittel bis hochÄnderungen: vieleVerfügbarkeit: sofort / kurzfristig (1 Tag)
Ausführungs- oder PräsentationsmodellAusführungs- oder Präsentationsmodell
Zweck: PräsentationInhalt: endgültige GestaltungDetaillierung: hochÄnderungen: keineVerfügbarkeit: mittelfristig (Tage / Wochen)
Eigenschaften des MaterialsEigenschaften des Materials
IdeenmodellIdeenmodell einfach zu verarbeiteneinfach zu verarbeiten in ausreichender Menge vorhandenin ausreichender Menge vorhanden kostengünstigkostengünstig
ArbeitsmodellArbeitsmodell einfach zu verarbeiteneinfach zu verarbeiten genau zu verarbeitengenau zu verarbeiten in ausreichender Menge verfügbarin ausreichender Menge verfügbar kostengünstigkostengünstig
PräsentationsmodellPräsentationsmodell genau zu verarbeitengenau zu verarbeiten in Farbe u. Oberflächenstruktur zum Bauteil passendin Farbe u. Oberflächenstruktur zum Bauteil passend Kosten weniger wichtigKosten weniger wichtig
Muß das digitale Modell wirklich neu konstruiert werden?
Das ProblemDas Problem
physische Modelle liegen aus der Planungs- und physische Modelle liegen aus der Planungs- und Entwicklungsphase vorEntwicklungsphase vor
digitale Modelle werden für weitere umfangreichere digitale Modelle werden für weitere umfangreichere Planungen und Berechnungen benötigtPlanungen und Berechnungen benötigt
Das ProblemDas Problem
INPUT-Verfahren
OUTPUT-Verfahren
Gibt es ein Verfahren, das vorhandeneGibt es ein Verfahren, das vorhandeneModell zu digitalisieren?Modell zu digitalisieren?
Gibt es auch Verfahren, aus dem digitalen Gibt es auch Verfahren, aus dem digitalen Computermodell wieder ein physischesComputermodell wieder ein physischesModell herzustellen?Modell herzustellen?
INPUT - VerfahrenINPUT - Verfahren
3D - Digitizer3D - Digitizer
3D - Laser Digitalisierung 3D - Laser Digitalisierung (Laserscanner)(Laserscanner)
ComputertomographieComputertomographie
3D - Digitizer 3D - Digitizer (Am Beispiel MicroScribe-3DX / 3DLX)(Am Beispiel MicroScribe-3DX / 3DLX)
Gerät zur dreidimensionalen KoordinatenbestimmungGerät zur dreidimensionalen Koordinatenbestimmung mit einem Taststift wird das Modell Punktweise oder mit einem Taststift wird das Modell Punktweise oder
kontinuierlich abgetastetkontinuierlich abgetastet die Position des Taststifts wird durch optische die Position des Taststifts wird durch optische
Winkelgeber überwachtWinkelgeber überwacht ArbeitsraumdurchmesserArbeitsraumdurchmesser ca. 1.270 / 1.670 mmca. 1.270 / 1.670 mm GenauigkeitGenauigkeit 0,23 / 0,30 mm0,23 / 0,30 mm
Nachteile:Nachteile: nur die äußere Hülle kann erfaßt werdennur die äußere Hülle kann erfaßt werden nur teilweise Erfassung von überdeckten Flächennur teilweise Erfassung von überdeckten Flächen Stadtmodell sind für diese Methode zu komplexStadtmodell sind für diese Methode zu komplex
3D - Digitizer 3D - Digitizer (MicroScribe-3DX / 3DLX)(MicroScribe-3DX / 3DLX)
MicroScribe-3DX / 3DLX
3D-Laser Digitalisierung 3D-Laser Digitalisierung (Surveyor 3D Laser Digitizing (Surveyor 3D Laser Digitizing
Systems)Systems)
Kontaktloses Verfahren zur Digitalisierung Kontaktloses Verfahren zur Digitalisierung dreidimensionaler Modelledreidimensionaler Modelle
direkte Digitalisierung der Oberflächedirekte Digitalisierung der Oberfläche durch sehr feinen Laserstrahl hohe Auflösungdurch sehr feinen Laserstrahl hohe Auflösung die registrierten x-, y- und z-Koordinaten werden als die registrierten x-, y- und z-Koordinaten werden als
Datei gespeichertDatei gespeichert Genauigkeit:Genauigkeit: zwischen 0,01 und 0,02 mmzwischen 0,01 und 0,02 mm schnelles Verfahrenschnelles Verfahren
Geschwindigkeit:Geschwindigkeit: 3.000 bis 4.000 Punkte / Sekunde3.000 bis 4.000 Punkte / Sekunde
Nachteil:Nachteil: keine Digitalisierung verdeckter Flächen oder keine Digitalisierung verdeckter Flächen oder
HohlräumeHohlräume
3D-Laser Digitalisierung 3D-Laser Digitalisierung (Surveyor 3D Laser Digitizing (Surveyor 3D Laser Digitizing
Systems)Systems)
Aufbau des ScannersAufbau des Scanners Lasersensor, befestigt anLasersensor, befestigt an
einem 3- bis 6-achsigeneinem 3- bis 6-achsigencomputergesteuertencomputergesteuertenPositionierungssystemPositionierungssystem
das zu digitalisierendedas zu digitalisierendeObjekt wird unter demObjekt wird unter demPositionierungssystemPositionierungssystemplaziertplaziert
Laser Design Inc.®
3D-Laser Digitalisierung 3D-Laser Digitalisierung (Surveyor 3D Laser Digitizing (Surveyor 3D Laser Digitizing
Systems)Systems)
der Laser-Sensor besteht aus:der Laser-Sensor besteht aus: Beispiel:
LaserLaser 2 optische Sensoren mit CCD-Array2 optische Sensoren mit CCD-Array nur jeweils einer aktivnur jeweils einer aktiv
ComputertomographieComputertomographie
nahezu jedes physische Objekt kann vollautomatisch nahezu jedes physische Objekt kann vollautomatisch digitalisiert werdendigitalisiert werden
nicht nur auf die Oberfläche beschränktnicht nur auf die Oberfläche beschränkt
Probleme:Probleme: die Voxelstruktur der CT muß in CAD-Datensatz die Voxelstruktur der CT muß in CAD-Datensatz
transformiert werdentransformiert werden Voxelstruktur in Vektordaten umzuwandelnVoxelstruktur in Vektordaten umzuwandeln
ComputertomographieComputertomographie
Beispiel: traditionell hergestelltes Architekturmodell
ComputertomographieComputertomographie
OUTPUT - VerfahrenOUTPUT - Verfahren
Stereolithographie (STL)Stereolithographie (STL) serielle Belichtungserielle Belichtung flächige Belichtungflächige Belichtung
Selective Laser Sintering (SLS)Selective Laser Sintering (SLS) 3D Printing and Glueing (3DP)3D Printing and Glueing (3DP)
2D - Schneidverfahren2D - Schneidverfahren 3D - Fräsverfahren3D - Fräsverfahren
3-Achsen-Fräsmaschine3-Achsen-Fräsmaschine 4- und mehr-Achsen-Fräsmaschine4- und mehr-Achsen-Fräsmaschine
subtraktive Verfahrensubtraktive Verfahren
additive Verfahrenadditive Verfahren
Subtraktive VerfahrenSubtraktive Verfahren
2D - Schneidverfahren2D - Schneidverfahren Funktion wie StiftplotterFunktion wie Stiftplotter Herausschneiden zweidimensionaler FormplattenHerausschneiden zweidimensionaler Formplatten
Subtraktive VerfahrenSubtraktive Verfahren
3-Achsen-Fräsmaschine3-Achsen-Fräsmaschine Aufbau wie 2D - SchneiderAufbau wie 2D - Schneider zusätzliche Bewegung in der z-Richtungzusätzliche Bewegung in der z-Richtung keine Hinterschneidungen möglichkeine Hinterschneidungen möglich
Subtraktive VerfahrenSubtraktive Verfahren
4- und mehr-Achsen-Fräsmaschine4- und mehr-Achsen-Fräsmaschine Aufbau wie 3-Achsen-FräsmaschineAufbau wie 3-Achsen-Fräsmaschine Fräskopf zusätzlich in senkrechter Ebene drehbarFräskopf zusätzlich in senkrechter Ebene drehbar
Additive VerfahrenAdditive Verfahren
Stereolithographie (STL)Stereolithographie (STL)
serielle Belichtungserielle Belichtung an der Flüssigkeitsoberflächean der Flüssigkeitsoberfläche unter der Flüssigkeitsoberflächeunter der Flüssigkeitsoberfläche
flächige Belichtungflächige Belichtung an der Flüssigkeitsoberflächean der Flüssigkeitsoberfläche
Additive Verfahren - Additive Verfahren - Stereolithographie (STL)Stereolithographie (STL)
serielle Belichtungserielle Belichtung auf der Flüssigkeitsoberflächeauf der Flüssigkeitsoberfläche
Additive Verfahren - Additive Verfahren - Stereolithographie (STL)Stereolithographie (STL)
serielle Belichtungserielle Belichtung unter der Flüssigkeitsoberflächeunter der Flüssigkeitsoberfläche
Additive Verfahren - Additive Verfahren - Stereolithographie (STL)Stereolithographie (STL)
flächige Belichtungflächige Belichtung auf der Flüssigkeitsoberflächeauf der Flüssigkeitsoberfläche
Additive VerfahrenAdditive Verfahren
Selective Laser Sintering (SLS)Selective Laser Sintering (SLS)
Additive VerfahrenAdditive Verfahren
3D Printing and Glueing (3DP)3D Printing and Glueing (3DP)
GIS-Seminar WS 2000/2001GIS-Seminar WS 2000/2001
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