Hybrides Modellieren

Was ist hybrides Modellieren?

Hybrides Modellieren kommt ins Spiel, wenn eine einzelne Modellierungstechnik nicht die erforderlichen Funktionen und Fähigkeiten bietet, die notwendig sind, um ein Projekt erfolgreich zu machen.

Hybrides Modellieren kombiniert sowohl solide als auch Flächenmodellierungstechniken, um komplexe 3D-Modelle in Computer-Aided Design (CAD) Software zu erstellen. Designer verwenden es, um Modelle mit genaueren und komplexeren Formen zu erstellen als mit alleiniger solider oder Flächenmodellierung. Hybrides Modellieren ermöglicht es Designern, schnell komplexe Formen zu erstellen und notwendige Änderungen vorzunehmen.

Hybrides Modellieren kann Elemente aus maschinellem Lernen, logischer Programmierung oder künstlicher Intelligenz integrieren. Hybride Modelle sind in vielen Bereichen wertvoll, einschließlich Computer Vision, natürlicher Sprachverarbeitung und Robotik.

Hybrides Modellieren Software

Software, die hybrides modellieren als Funktion oder Begriff erwähnt.

Solid Edge

IronCAD

Arten des hybriden Modellierens

Es gibt typischerweise vier Arten des hybriden Modellierens, die in einen gemeinsamen Arbeitsablauf integriert werden. Die Arten der genutzten hybriden Modellierungsdaten sind wie folgt:

• Grenzflächenmodellierung: Grenzflächenmodellierung (BRep) ist der häufigste Ansatz in CAD-Anwendungen. Die geometrischen Grenzen zwischen soliden und nicht-soliden Geometrien definieren BRep, ein mathematischer Begriff, der ein 3D-Objekt darstellt.
  Die Form und Kanten eines BRep-Objekts können keine reduzierbaren Elemente wie Polygone oder Scheitelpunkte erzeugen. Stattdessen bestimmen die mathematischen Interaktionen zwischen den Oberflächen eines BRep-Objekts dessen Form.
• Polygonale Modelldaten: Für Videospielentwickler und Animationsstudios ist polygonale (oder polyedrische) Modellierung die beliebteste Art. Dreieckige oder polygonale kleinere Bausteine werden in dieser Art der Modellierung verwendet, um dreidimensionale (3D) Objekte (Polygone) zu erstellen.
  Die Lage jedes Polygons oder Dreiecks, das Kanten und Scheitelpunkte (oder Punkte) verbindet, bestimmt die Flachheit der Form. Ein komplexes Modell besteht aus jeder Form, die vollständig aus Tris oder Polys besteht. Designer können die Anzahl der Polygone in ihren Modellen erhöhen, wenn sie mehr "hochwertige" Designs verlangen (wie Oberflächen mit glatterem Aussehen und mehr Funktionen).
• Punktwolken-Daten (3D-gescannte Objekte): Punktwolkenmodellierung wird häufig beim 3D-Scannen von Objekten angewendet. Punktwolkenmodellierung stellt ein 3D-Objekt mit dicht verteilten Scheitelpunkten oder "Punkten" über seine Oberfläche dar, anstatt Oberflächen durch mathematische Formeln zu definieren oder sie aus einfachen Formen wie Dreiecken zu bauen.
  Punktwolkenmodelle können die Merkmale fast jedes 3D-Objekts mit einer ausreichend hohen Auflösung und Punktdichte getreu darstellen. Punktwolken-3D-Scannen erstellt 3D-Modelle von hochkomplexen Objekten wie menschlichen Gesichtern.
• Voxel-Daten (3D-Bilder für volumetrische Bildgebung): Wie Pixel 2D sind, sind Voxel 3D. Pixel sind die kleinen Quadrate, die das Sichtbare auf dem Computerbildschirm ausmachen. Heutzutage haben Computer eine hohe Auflösung, weil Pixel nicht sichtbar sind. Statt eines pixeligen Bildschirms sehen die Betrachter nur glatten Text, Bilder und Symbole. Voxel sind effektiv 3D-Pixel. Sie sind jedoch perfekte Würfel statt Quadrate.

Prozess des hybriden Modellierens

Traditionell wird BRep verwendet, um ein Modell zu erstellen. Dann wird CAD-Konvertierungssoftware verwendet, um diese Daten in ein anderes Format als das von BRep zu übersetzen. Sobald die Daten übersetzt wurden, werden die erforderlichen Änderungen vorgenommen. Dies ist jedoch ein langwieriger und zeitaufwändiger Prozess. Hier kommt das hybride Modellieren ins Spiel. Ein hybrider Modellierungsprozess kombiniert die Vorteile von BRep-, polygonaler, punktwolken- und voxelbasierter Modellierung in einem Arbeitsablauf.

Hybrides Modellieren ermöglicht es Designern und Entwicklern, zwischen den verschiedenen Modellierungstypen hin und her zu wechseln, ohne Daten zu verlieren. Ingenieure können jede Simulation von BRep-Dateien ausführen und diese Erkenntnisse nutzen, um ihre Modelle anzupassen. Dieses Hin und Her zwischen den Umgebungen ist der Prozess des hybriden Modellierens.

Vorteile des hybriden Modellierens

Hybrides Modellieren hat mehrere Vorteile. Einige davon sind hier aufgelistet:

• Erhöhte Effizienz: Hybrides Modellieren in CAD ermöglicht es Designern, komplexe Formen und Oberflächen zu erstellen.
• Verbesserte Genauigkeit: Hybrides Modellieren bietet eine höhere Genauigkeit als traditionelles CAD-Modellieren, da es mehrere Technologien für präzisere Designs verwendet.
• Erhöhte Kreativität: Designer entwickeln einzigartige Kreationen, die mit traditionellem CAD-Modellieren schwer zu erstellen sind.
• Reduzierte Kosten: Hybrides Modellieren eliminiert die Notwendigkeit, mehrere CAD-Softwarepakete zu kaufen.
• Erhöhte Flexibilität: Designer finden es einfach, zwischen verschiedenen Technologien zu wechseln.

Einschränkungen des hybriden Modellierens

Es ist wichtig, die Herausforderungen zu verstehen, die mit dem hybriden Modellieren einhergehen. Nachfolgend sind einige seiner Einschränkungen aufgeführt.

• Hybrides Modellieren ist ein komplexer Prozess, der vom Benutzer ein gründliches Verständnis der verschiedenen Modellierungstechniken und der Software erfordert, die zur Erstellung des Modells verwendet wird.
• Hybride Modelle erfordern oft viele Komponenten, die Zeit zum Zusammenbauen und Verwalten benötigen.
• Komplexe hybride Modelle können lange Zeit zum Erstellen benötigen und sind schwer zu ändern oder zu aktualisieren.
• Hybride Modelle können zusätzliche Software für bestimmte Aufgaben erfordern.
• Hybrides Modellieren ist oft teurer als andere Modellierungstechniken aufgrund der erhöhten Komplexität und Softwareanforderungen.

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