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Systematik zur Entwicklung von Visualisierungstechniken für die visuelle Analyse fortgeschrittener mechatronischer Systeme in VR-Anwendungen [Elektronische Ressource]
ger: Virtuelle Prototypen unterstützen dabei, fortgeschrittene mechatronische Systeme rechnerintern abzubilden, zu analysieren und zu verstehen. Um die visuelle Analyse virtueller Prototypen zu begünstigen, werden Visualisierungstechniken in Virtual Reality(VR)-Anwendungen eingesetzt. Die Entwicklung solcher Techniken ist heutzutage ungenügend systematisiert und dokumentiert. Daher wird in dieser Arbeit eine Systematik zur Entwicklung von Visualisierungstechniken für die visuelle Analyse fortgeschrittener mechatronischer Systeme in VR-Anwendungen erarbeitet. Basiskonzept der Systematik ist die Darstellung des zu entwickelnden mechatronischen Systems in einer virtuellen Umgebung auf verschiedenen Strukturierungsebenen. Zur Analyse dieser Ebenen werden systemunabhängige Primär-Visualisierungstechniken sowie systemabhängige Sekundär-Visualisierungstechniken vorgeschlagen. Die Systematik umfasst drei Hauptkomponenten: Bestandteile zur Spezifikation von Visualisierungsaufgaben und -techniken, ein Vorgehensmodell zur Anwendung dieser Bestandteile sowie eine VR-Anwendung zur Analyse mechatronischer Systeme. Die Systematik wird anhand von Validierungsbeispielen des Schienenverkehrssystems RailCab erarbeitet und validiert. Die Anwendbarkeit der Visualisierungstechniken wird anhand einer VR-Anwendung nachgewiesen.
eng: Virtual prototypes facilitate the development and understanding of advanced mechatronic systems, including the modeling, simulation and analysis of a system. Particularly the visual analysis of virtual prototypes can be enhanced by visualization techniques integrated in virtual reality (VR)-applications. However, there are less documentation and approaches for a systematic design of such visualization techniques for mechatronic systems. Therefore in this thesis a systematics-based design of visualization techniques for the visual analysis of advanced mechatronic systems in VR-application is acquired. Basic idea of the design framework is the presentation of a mechatronic system on several structuring levels within a virtual environment. For analysis of these levels there are proposed primary visualization techniques, for system-independent analysis, as secondary visualization techniques for system-dependent analysis. Three main components are part of the design framework: multiple elements for the specification of visualization tasks as well as visualization techniques, a well-structured procedure model and a VR-application for the analysis of mechatronic systems. The design framework is developed and validated by several examples of the rail system RailCab. A prototypically implemented VR-application shows the applicability of the visualization techniques.