Konstruktion: Berechnung komplexer Teleskop-Strukturen

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Konstruktion: Berechnung komplexer Teleskop-Strukturen

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Entwickler an der Carnegie Mellon University zeigen eine Berechnungsmethode für komplexe, teleskopartig aufziehbare Strukturen, die für die aufblühende Welt der digitalen 3D-Fertigung gedacht ist. Ein daraus entwickeltes Tool für das computergestützte Design ermöglicht es Anwendern,  jegliche dreidimensionale Form in gebogene oder verdrehte Teleskopstrukturen überzuführen, die sich dementsprechend zusammenschieben oder expandieren lassen.

acm_carnegie_mellon_web_02

Entwickler an der Carnegie Mellon University zeigen eine Berechnungsmethode für komplexe, teleskopartig aufziehbare Strukturen, die für die aufblühende Welt der digitalen 3D-Fertigung gedacht ist. Ein daraus entwickeltes Tool für das computergestützte Design ermöglicht es Anwendern,  jegliche dreidimensionale Form in gebogene oder verdrehte Teleskopstrukturen überzuführen, die sich dementsprechend zusammenschieben oder expandieren lassen.

Die neue mathematischen Verfahren, die von den Forschern an der Carnegie Mellon University entwickelt wurden, erfassen die komplexen und vielgestaltigen Eigenschaften derartiger Strukturen, die für eine Reihe von Anwendung in der 3D-Fertigung und in der Robotik wertvoll sind, wo die Mechanismen kompakt und leicht aufstellbar sein müssen.

Die Arbeit „Computational Design of Telescoping Structures“ unter der Leitung der Carnegie Mellon-Professoren Stelian Coros und Keenan Crane sowie dem Doktoranden Christopher Yu wird an der jährlichen SIGGRAPH-Konferenz vom 30. Juli bis 3. August in Los Angeles vorgestellt werden.

Traditionelle Teleskope sind perfekt gerade, und die Möglichkeit, sie aus einer kompakten Form in eine wesentlich größere Struktur aufzuziehen, wurde in Konstruktionsentwürfen schon im großen Maßstab ausgereizt. Doch bislang gab es noch keine systematische Studie der verschiedenen Arten von Formen, die sich mit teleskopartigen Strukturen modellieren lassen. Auf einer Maker-Messe stießen die Forscher auf einen Satz von einziehbaren Spielzeugkrallen, die denen des populären X-Men-Helden Wolverine nachempfunden waren. Von der gebogenen Form der Kralle inspiriert, begannen sie die Idee auszuloten, die Konstruktion teleskopischer Strukturen zu automatisieren. Dazu haben sie eine große Vielfalt von Formen untersucht, die aus einem einfachen Teleskopmodell erwachsen können.

Wozu Teleskopstrukturen?

Ganz anders als das typische gerade Teleskop für die Himmelsbeobachtung können andere zusammenschiebbare und wieder ausziehbare Strukturen von einem gebogenen und gedrehten Teleskopdesign profitieren: Camping-Ausrüstung wie Zelte, ein Stent, der am Einsetzpunkt winzig ist, der aber, wenn einmal chirurgisch platziert, sich entfaltet, oder ein Roboter-Arm, der sich selbst auf die Größe und in die zylindrische Form einer Coladose zusammenziehen kann, was ihn portabel und vielseitig machen würde.

Keenan Crane, Co-Autor und Assistant Professor of Computer Science and Robotics an der Carnegie Mellon University merkt an, dass man mit Teleskopen durch das Aufziehen viele verschiedene Formen erzielen könne. „Wir wollten wissen, was all diese möglichen Formen sind, die man aus einer teleskopartigen Struktur machen kann.“

Wie es funktioniert

Das mathematische Modell für diese Strukturen fußt auf drei leicht einsehbaren Anforderungen: Jede der ineinander verschachtelten Hüllen muss aus starrem Material zu fertigen sein (wie Metall), das Teleskop muss sich kollisionsfrei ausdehnen und zusammenschieben lassen können und es sollte kein überflüssiger Leerraum zwischen geschachtelten Bauteilen bestehen. Diese Anforderungen mündet in einer wichtigen Erkenntnis in geometrischer Hinsicht: die komplizierten mechanischen Beschreibungen eines Teleskops lassen sich durch einfache geometrische Kurven ersetzen, die einen konstanten Betrag an Krümmung aber eine frei wählbare „Verdrehung“ aufweisen und somit die geraden Teleskope der traditionellen Konstruktion auf eine allgemeinere Ebene heben.  Die Forschergruppe hat Anwendungen in der 3D-Fertigung und der Robotik erfolgreich getestet. Das neue System diente dazu,  sowohl einen flexiblen, steuerbaren Roboterarm als auch eine zeltähnliche Struktur zu konstruieren, welche das Mehrfache ihres Ausgangsvolumens erreichen kann.

Paper und Video: http://graphics.cs.cmu.edu/?p=1278

SIGGRAPH 2017: http://s2017.SIGGRAPH.org

Bild: Das neue Berechnungstool automatisiert das Design teleskopartiger Strukturen, kompakte Lagerung und schnelle Aufstellung gewährleisten. Hier: eine komplexe, ausziehbare Eidechse, die ein Vielfaches des ursprünglichen Volumens erreicht. Das Beispiel dient dazu, die Tauglichkeit des Verfahrens aufzuzeigen. 

CREDIT: CHRIS YU / CARNEGIE MELLON UNIVERSITY

 

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Ihre Meinung zum Artikel

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Das Programm der Serious Games Conference 2017 ist komplett. Für das Thema „Augmented und Mixed Reality: Das Zusammenspiel von digitalen und realen Welten“ konnten über ein Dutzend internationaler Experten aus Bereichen wie Bildung, Medizin und Automobilbranche gewonnen werden. Sie informieren in verschiedenen Vortrags- und Diskussionsformaten über die Anwendungsmöglichkeiten von Augmented und Mixed Reality-Datenbrillen. 

Fuel3D, Anbieter von 3D-Capture und Bildbearbeitungslösungen, und FittingBox, Spezialist für virtuelle Anprobe von Brillen, haben eine Zusammenarbeit im Bereich 3D-Scannen für Anprobesysteme angekündigt. Derzeit offeriert FittingBox ein Produkt namens OWIZ Mirror, das Digitale Kamera und Bildschirm kombiniert, um die Optiker mit einer AR-Anprobelösung für ihre Geschäfte zu versorgen. Fuel3D hat ein verbessertes 3D-Scanning für OWIZ bereitgestellt, mit dem sich präzise Gesichtsmaße gewinnen lassen.

Tragen Sie sich jetzt kostenlos und unverbindlich ein, um keinen Artikel mehr zu verpassen!

* Jederzeit kündbar

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.