Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Real wirkende Oberflächen simulieren

02.11.2011
Autos werden heute am Computer entwickelt. Designer wünschen sich dafür Verfahren, die real wirkende Oberflächen wie Sitzbezüge erzeugen. Forscher haben jetzt hochauflösende Scanner entwickelt, die Objekte und Stoffmuster in Minuten ablichten und in virtuelle Modelle wandeln. Verblüffend sind die realistischen Lichteffekte.

Beim Autokauf achten Kunden nicht nur auf den Verbrauch, sondern vor allem auf das Aussehen. Hochwertig soll die Innenausstattung wirken, dezent das Muster der Sitzbezüge und edel die Lederoptik des Armaturenbretts. Designer wollen deshalb schon früh wissen, wie ein Stoff oder ein Lederimitat im neuen Auto-Cockpit wirken. Früher fertigte man Modelle an, doch das war zeitraubend.


Der HDR-ABTF-Scanner nimmt Materialien wie Textilien physikalisch realistisch und unter verschiedenen Lichtrichtungen auf. © Fraunhofer IGD


Der Meso-Scanner erfasst feine 3D-Strukturen von Oberflächen präzise. © Fraunhofer IGD

Schneller ist die Simulation am Computer, allerdings kostet auch das Zeit. Denn zuerst muss man die realen Objekte fein aufgelöst einscannen und in die virtuelle Welt übertragen. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt wollen diesen Prozess jetzt beschleunigen. Sie haben dafür zwei Scanner entwickelt, die reale Objekte mit Mikrometer-Präzision aufnehmen und daraus täuschend echte virtuelle Abbilder schaffen.

Gerät Nummer 1, der HDR-ABTF-Scanner, ist darauf spezialisiert, Materialen wie Textilien oder Leder präzise und vor allem schnell unter verschiedenen Lichtrichtungen aufzunehmen. Am Computer lässt sich dann simulieren, wie ein mit diesem Stoff überzogenes Objekt unter wechselndem Licht wirkt, beispielsweise ein Autositz. Das zweite Gerät, der Meso-Scanner, nimmt dreidimensionale Objekte in hoher Auflösung auf. Anders als herkömmliche Systeme erfasst er auch feinste Furchen in bislang unerreichter Präzision.

Beide Scanner sind Weiterentwicklungen etablierter Verfahren, die teurer sind oder langsamer arbeiten. »Für eine industrielle Anwendung aber benötigen wir schnelle und preiswerte Geräte mit hoher Auflösung«, sagt Martin Ritz, Entwickler am Fraunhofer IGD. Der HDR-ABTF-Scanner leistet das. In dem Gerät ist eine Spiegelreflexkamera installiert, die von oben auf das Objekt blickt. Beleuchtet wird das Material nacheinander von mehreren Leuchtdioden, die in einem Viertelkreis-Bogen angeordnet sind. So wird die Oberfläche aus verschiedenen Winkeln beleuchtet und unter variierenden Belichtungen abfotografiert. Am Ende entstehen für jede Lichtrichtung Belichtungsreihen, die am PC zu hochaufgelösten HDR-Bildern integriert werden. Ein Fahrzeug-Designer kann die Bilddaten dann mit dem Computermodell eines Autositzes kombinieren und das Materialverhalten unter beliebigen Beleuchtungswinkeln betrachten. Vergleichbare Verfahren setzen mehrere Kameras und deutlich mehr Lichtquellen ein. Der Apparat vom Fraunhofer IGD arbeitet da einfacher und zudem schneller. Ein neues Material lässt sich in nur zehn Minuten einscannen und in ein virtuelles Modell übertragen.

Der Meso-Scanner nimmt kleine dreidimensionale Objekte auf. Herkömmliche 3D-Scanner projizieren ein relativ grobes Streifenmuster auf einen Gegenstand. Aus der Deformation der Streifen schließt die Software auf die dreidimensionale Gestalt. Der neuartige Scanner wirft ein sehr viel feineres Muster aus schwarzen und weißen Streifen auf das Objekt, die nur etwa einen Drittel Millimeter breit sind. Durch eine spezielle Linse vor dem Projektor wird dieses Muster mit Sub-Pixel-Genauigkeit über das Objekt bewegt. Das heißt es verschiebt sich in Einzelschritten von 1/25 eines Pixels oder kleiner. Damit wird der Gegenstand sehr viel feiner als bisher abgetastet und eine hohe Auflösung erreicht: Vertiefungen und Furchen erfasst der Scanner mit einer Tiefengenauigkeit von etwa 30 Mikrometer. Das ist 2- bis 3-mal genauer als ohne das Lens-Shifting-System.

»Der Meso-Scanner ist nicht nur für die Autoentwicklung interessant«, betont Ritz. »Museen etwa könnten seltene Exponate wie Schmuck oder Münzen mit hoher Präzision einscannen.« Auch für die Computer-Spiel-Industrie ist das Gerät interessant. Erste Prototypen der neuen Scanner präsentieren die Forscher auf dem Stand der Fraunhofer-Allianz GENERATIV der Messe Euromold (Halle 11, Stand C66a) vom 29. November bis 2. Dezember 2011 in Frankfurt am Main.

Martin Ritz | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2011/november/oberflaechen-simulieren.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen
08.12.2016 | Technische Universität Bergakademie Freiberg

nachricht Mobile Learning und intelligente Contentlösungen im Fokus
08.12.2016 | time4you GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie