Per Knopfdruck technische Systeme sichtbar machen

„DLR Visualization 2 Library“ ermöglicht in Echtzeit 3D-Visualisierung

Oberpfaffenhofen, Juni 2023

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte – Visualisierungen machen abstrakte Daten aus der Simulation sichtbar und verständlich. Sie erleichtern die Kommunikation und Zusammenarbeit im gesamten Produktlebenszyklus – von der Prototypenentwicklung über die virtuelle Inbetriebnahme bis hin zur finalen Präsentation beim Kunden. Mit der „DLR Visualization 2 Library“ präsentiert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine umfassend überarbeitete Simulationsbibliothek, mit der komplexe mechatronische Systeme unmittelbar beim Betrachten in realitätsnahe 3D-Bilder umgewandelt werden. Der große Vorteil: Der Anwender kann in der virtuellen Umgebung mit einer Maschine oder einer ganzen Anlage einfach und intuitiv interagieren. Auch Fahrzeuge oder Robotersysteme lassen sich mithilfe der Software abbilden.

 

Die DLR Visualization Library 2 ermöglicht es, komplexe, modulare und modellintegrierte Visualisierungen für Simulationsmodelle aufzubauen. Echtzeit-Visualisierungen der laufenden Simulation sowie interaktive Simulationen mit graphischen Nutzerinterfaces können auf diese Weise einfach und wiederverwertbar entwickelt werden. Die Nutzenden haben hierbei die komplette Kontrolle über Kameras und Beleuchtung der Szene.

Die vom DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik entwickelte Software integriert sich nahtlos in Simulations- oder Programmiersprachen wie Simulink, Modelica, Julia, Python und C/C++. Ausgestattet mit einer state-of-the-art 3D-Rendering-Engine ermöglicht sie Ingenieurinnen und Ingenieuren einen unmittelbaren Einblick in die visualisierten Systeme. Dazu gehören realistische, physikbasierte Darstellungen von Licht-, Schatten- und Materialeffekten.

„Mit Hilfe der Visualization Library 2 können im Simulationsmodell sämtliche Visualisierungsinformationen gespeichert werden. Jede Änderung in der Simulation wird automatisch auch in der Visualisierung angepasst“, erklärt Dr. Tobias Bellmannvom DLR-Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik den großen Vorteil der neuen Bibliothek. „Doppelte Arbeiten beim Nachziehen externer Visualisierungslösungen und doppelte Datenhaltung gehören damit der Vergangenheit an.“

Vielfältige Einstellungsoptionen

Die Bibliothek beinhaltet unterschiedlichste 3D-Elemente, vor allem CAD-Unterstützung (.glb, .gltf, .obj, .fbx, .dxf), geometrische Grundformen, Zahnräder, Federn, flexibel deformierbare CAD-Objekte und texturierte Oberflächen. Für die Erstellung interaktiver Anzeigen oder Bedienelementen können auf 2D-Overlays wie Polygone, Linien, Graphiken und Text zurückgegriffen werden, aus denen dann Bedienelemente wie Buttons, Slider, Checkboxen oder Diagramme  aufgebaut sind.

Nutzerinnen und Nutzer können virtuelle Kameras definieren, deren Videodaten oder Stereo-Tiefeninformationen als Netzwerk-Stream verfügbar sind, etwa um reale Imaging-Processing-Toolketten virtuell in Betrieb zu nehmen. Sämtliche Aspekte der Visualisierung lassen sich auch aus der verbundenen Simulations- und Softwareumgebung heraus kontrollieren. So ist es beispielsweise möglich, Fenstergrößen und -stil, Beleuchtung und die Kameraperspektive anzupassen, automatisiert Screenshots und Videos zu erstellen und vieles mehr.

Die dazugehörige Software ist für Windows und Linux verfügbar und erlaubt das Abspielen von vergangenen Visualisierungsläufen, die gleichzeitige Visualisierung von mehreren Datenquellen und Simulationen (z.B. mehrere parallel laufende Simulationen in einer Visualisierungsumgebung) sowie den Export von Simulationsvideos.

Einsatzmöglichkeiten:

• Echtzeit-Visualisierung von Simulationen und Live-Monitoring
• Training von KI mit synthetischen Kameradaten
• Aufbau von graphischen Benutzeroberflächen für Simulationen / Steuerungsaufgaben
• VR-Applikationen
• Virtuelle Inbetriebnahme
• Digitaler Zwilling
• Anwendertraining und Lehre
• Vertriebs- und Marketingmaterialien

Funktionalitäten:

• 90(+) 3D- und 2D-Visualisierungsblöcke
• Visualisierung von Vektorfeldern, Energieflüssen, flexiblen Oberflächen, Texturdaten (auch von externen Quellen wie z.B. Videostreams) und vieles mehr
• Replay / Videoexportfunktionalität
• Erstellung von Mensch-Maschine-Schnittstellen(HMI)
• Simulation von virtuellen Kameras und Generierung synthetischer Bilddatenstreams
• Streaming von Tiefeninformationen als Tiefenbild / Punktwolken
• Visualisierung von CAD-Modellen mit Level of Details
• Flexible Verformung von CAD-Modellen (z.B. zur Visualisierung von Strukturelastizitäten)
• Darstellung großer Terrains und Landschaften