Tantárgy » BMEVIIIAV54
3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás
3D - Geometric Modelling, Digital Shape Reconstruction, Printing
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás
3D - Geometric Modelling, Digital Shape Reconstruction, Printing
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIIIAV54 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Dr. Várady Tamás László
beosztás: egyetemi tanár
elérhetőség:
varady.tamas@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
—
|
||||||||||||
| Kar | |||||||||||||
| Tantárgy weboldala | http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
1. hét:
- Bevezetés; vektorműveletek és lineáris algebra alapismeretek; görbék differenciál-geometriája
- Felületek differenciálgeometriája; az implicit és parametrikus reprezentáció össze-hasonlítása
2-4. hét:
- Háromszöghálók 2D-ben: Voronoi diagram, Delaunay háromszögelés; háromszöghálók létrehozása 3D-ben nagyméretű pontfelhők alapján; implicit és parametrikus felületek háromszögelése
- Háromszöghálók egyszerűsítése; progresszív háromszöghálók; normál vektorok és görbületek becslése; háromszöghálók simítása
- 3D modellezés: a ParaView és OpenFlipper rendszerek -
háromszöghálók és volumetrikus adatok megjelenítése és grafikus kiértékelése
- Háromszögháló algoritmusok számítógépes implementációja
5-8. hét:
- Polinomiális interpoláció; Bernstein polinomok; Bézier görbék és tulajdonságaik; egyszerű algoritmusok; Bézier felületek és tulajdonságaik; Bézier háromszögek
- B-spline görbék, csomópontok és bázisfüggvények; poláris forma; kontroll poligonok; egyszerű algoritmusok; tulajdonságok; B-spline felületek és kiterjesztésük
- Racionális görbék és felületek
- Interpoláló felületek: Coons (transzfinit) felületek; általános n-oldalú felület reprezentációk
- Demó: Görbeháló alapú formatervezés (Sketches rendszer)
- Felosztásos felületek
- 3D modellezés: a Blender rendszer - háromszöghálók, görbék,
poliéder alapú felületek modellezése
- Görbe és felület algoritmusok számítógépes implementációja
9 - 11. hét:
- Procedurális (CSG) és kiértékelt (B-rep) reprezentáció, Euler szabály, regularizált halmazműveletek, határoló elem adatstruktúra
- Demó: tömör testek parametrikus modellezése
(SolidWorks rendszer)
- Algoritmusok: görbeinterpoláció; felület-felület metszések; eltolásos (offset) felületek; lekerekítő felületek
- 3D nyomtatás; additív megmunkáló eljárások; geometriai követelmények
12-14. hét:
- A digitális alakzatrekonstrukció célja és folyamata; 3D-s méréstechnika
- Ponthalmazok regisztrációja (ICP), minőségellenőrzés ponthalmazok alapján
- Egyszerű implicit görbék és felületek illesztése
- 3D-s poligonhálók szegmentálása: tartománynövesztés, direkt szegmentáció, Morse szegmentáció
- Felületcsoportok együttes illesztése geometriai kényszerek figyelembe vételével
- Sűrű ponthalmazok közelítése parametrikus görbék és felületek segítségével; paraméterezés, gyenge tartópontok kizárása; szabadformájú felületek simítása.
- Demó: Digitális alakzatrekonstrukció a gyakorlatban
(Geomagic Studio rendszer)
A tárgy háromdimenziós
pontfelhők, poligonhálók, görbék és felületek, valamint szilárd testek
számítógépes reprezentációjával, legfontosabb algoritmusaival és ezek
alkalmazásával foglalkozik. Az elméleti alapok mellett, a tudásanyag jól
hasznosítható 3D-s számítógépes szoftver rendszerek fejlesztése és integrálása
során, az alábbi területeken: számítógéppel segített tervezés, műszaki
informatika, digitális alakzatrekonstrukció, 3D nyomtatás, virtuális valóság
létrehozása.
Jelen tárgy
a korábbi „3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció” nevű tárgy
(VIIIAV01 és VIIIAV08) kibővített változata: (i) tágabb elméleti áttekintés,
(ii) 3D-s modellezési gyakorlatok, (iii) geometriai algoritmusok
implementációs kérdései, (iv) ipari
rendszerek demonstrációja. Új tematikai fejezet a 3D nyomtatás.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
A
tantárgy előadásokon kerül ismertetésre. Ezen kívül lehetőség nyílik
egyszerű problémák megoldására és 3D-s
modellezési gyakorlatok végrehatására nyitott forrású rendszerek használatával.
Több ipari rendszert is demonstrálunk a 3D-s felület- és testmodellezés,
valamint a digitális alakzatrekonstrukció területéről.
Tanulástámogató anyagok
Online források
1. G.; Farin: Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design, A Practical; Guide, Morgan Kaufmann, 2001; 2. M. Botsch et; al.: Geometric Modeling Based on Polygonal Meshes, SIGGRAPH 2007; 3. J.; Hoschek, D. Lasser: Computer Aided Geometric Design, A K Peters, 1993; 4. C. M.; Hoffmann: Geometric and solid modeling: an Introduction, Morgan-Kaufman, 1989; 5. T.; Varady, R. R. Martin: Reverse Engineering, Chapter 26, In: Handbook of Computer; Aided Geometric Design, (Eds.: G. Farin, J. Hoschek, M.-S. Kim), North Holland, 2002; (5a. T. Varady:; Introduction to 3D Digital Shape Reconstruction, in preparation); ; Az előadás; slide-jai és a bemutatott applet-ek megtalálhatók a tárgy honlapján:; http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Lineáris algebra, analízis, geometriai
alapismeretek, C++ alapismeretek
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Lineáris algebra, analízis, geometriai
alapismeretek, C++ alapismeretek
Általános szabályok
Követelmények:
1.
A
hallgatók két kisebb házi feladatot kapnak. Ezek egyszerű 3D-s modellezési
feladatok, amelyeket egy letölthető interaktív, grafikus keretrendszerben kell
megvalósítani, C++ nyelven.
2.
Az
érdemjegy vizsgán kerül megállapításra.
3.
A
félév során a hallgatók önálló projektekre vállalkozhatnak, amely egy programozási feladat implementálásából és egy szemináriumi
előadás megtartásából áll. Sikeres projektért megajánlott jegy jár, és a
hallgató a vizsgakötelezettség alól mentesül.
Pótlási lehetőségek:
Az önálló projekteket legkésőbb a
12. hét végéig kell benyújtani.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
A
tantárgyat nem vehetik fel azok, akik előzőleg már teljesítették a korábbi 2
kredites, 3D Számítógépes Geometria
tárgyat (VIIIAV01), vagy a 4 kredites, 3D Számítógépes Geometria és
Alakzatrekonstrukció (VIIIAV08) tárgyat.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.