3D-Bilder zum Anfassen – TU Dresden weiht hochmoderne 3D-Projektionstechnik ein

Eine hochmoderne 3D-Projektionstechnik, die am 19. Januar 2007 an der Professur für Konstruktionstechnik/CAD an der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden eingeweiht wurde, ermöglicht nun neue, faszinierende „Einsichten“ – im wahrsten Sinne des Wortes.

Mit dem neuen „Virtual Reality Labor“ werden Bilder von fünf Seiten aus in einen Raum hineinprojiziert, sodass die Betrachter um das daraus entstandene dreidimensionale Modell – wie um einen realen Gegenstand auch – herumlaufen können. Sie können das Bild aber ebenso von oben oder von unten betrachten. Es ist sogar denkbar, in das Bild hineinzusteigen. Auf diese Weise kann man zum Beispiel ein bisher nur am Computer konstruiertes und noch nicht gebautes Fahrzeug oder eine komplexe Maschine von Innen sehen.

Das „Virtual Reality Labor“ befindet sich in einem vom Staatsbetrieb Sächsisches Immobilien- und Baumanagement (SIB) neu errichteten Anbau an den Heidebroek-Bau auf der Nöthnitzer Straße. Der Freistaat Sachsen investierte dafür rund 380.000 Euro. Das Herzstück ist die CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), ein dunkler quaderförmiger Raum, der 2,40 m hoch und 3,60 m lang ist – dort entstehen die dreidimensionalen Bilder. Mit einer aufwendigen Technik werden dabei fünf verschiedene Bilder von außen in den dunklen Raum projiziert, sodass vor jeder der drei Wände, der Decke und dem Glasboden ein Bild entsteht. Für jede Projektionsfläche werden zwei Projektoren eingesetzt: Sie befinden sich unmittelbar hinter jeder der Flächen und projizieren das Bild über einen Spiegel in den Raum. Die Seitenflächen bestehen dabei aus speziellen Acrylscheiben, der Boden des Raumes aus einer dicken Glasplatte.

Unter einer Spezialbrille fügen sich die Einzelbilder zu einem räumlichen Objekt zusammen. Mehrere in den Ecken des Raumes angebrachte Kameras erfassen die Kopfbewegungen des Betrachters und geben die sich verändernden Koordinaten an einen Computer weiter – ein so genanntes Tracking-System. Entsprechend der Perspektive des Betrachters wird das 3D-Bild stets neu berechnet. Damit alle Bildcomputer synchrone Einzelbilder erzeugen, werden sie von einem weiteren Computer gesteuert.

Die faszinierende Technik bietet noch ein weiteres Highlight: Mit einem so genannten „Flystick“, dessen Funktion mit der einer Computermaus verglichen werden kann, kann man einzelne Objekte des 3D-Bildes bewegen. Damit wird zum Beispiel am Modell getestet, ob sich die Teile einer komplexen Maschine zusammenbauen lassen.

So genannte CAVE-Systeme werden gegenwärtig vor allem im Fahrzeug-, Schiffs- und Flugzeugbau angewendet. Damit können am Computer erstellte Konstruktionen bereits vor ihrer Fertigung beurteilt werden. Am Modell können Konstrukteure beispielsweise erkennen, ob in einem neu geplanten Fahrzeug alle Bedienelemente für den Fahrer sichtbar und so angebracht sind, dass er sie auch erreichen kann. – Aspekte, die aus der zweidimensionalen Darstellung von Konstruktionsprogrammen (CAD) oft schwer ersichtlich sind.

Bisher dienen CAVE-Systeme nur als Visualisierungselement, mit denen Modelle beurteilt und notwendige Veränderungen erkannt werden können. Es nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch, ein zu veränderndes Konstruktionsteil im 3D-Modell zu identifizieren, am CAD-Arbeitsplatz zu ändern und den aktuellen Stand wieder in das Modell zu übertragen. Diesen Vorgang wollen die Dresdner Forscher automatisieren. Das zweite Anwendungsgebiet sehen sie im Messen der Bewegungen eines Menschen, der im virtuellen Modell agiert. Das ist zum Beispiel für ergonomische Prüfungen wichtig.

Die Wissenschaftler arbeiten unter anderem mit der Melkus Sportwagen KG zusammen, die das Nachfolgemodell des RS 1000 entwickelt. Der RS 1000 war ein Sportrennwagen mit Flügeltüren auf der Basis eines Wartburgs und wurde von Heinz Melkus entwickelt, dem bekannten Rennfahrer und Rennwagenkonstrukteur der DDR.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Ralph Stelzer, Professor für Konstruktionstechnik/CAD, TU Dresden
Tel. 0351 463-33775, Fax 0351 463-37050, E-Mail: ralph.stelzer@tu-dresden.de