Medienprojekt_Christ..

13.10.2005
Medienprojekt
„Umwandlung von CATIA Daten in maya-kompatible Daten und
anschließende Animation der dazugehörigen Maschinenteile“
Christina Wildhirt
Matrikel-Nr.: 11034318
Prüfer: Herr Stenzel
Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabenstellung des Medienprojektes ............................................................... 3
2 Umwandlung der CATIA Daten in ein Maya-kompatibles Format.................... 3
2.1 Das Step-Format ................................................................................................. 3
2.2 Das IGES-Format ................................................................................................. 4
3 Die umgewandelte Daten....................................................................................... 5
3.1 Verformen der Maschinenteile und ihre Größe anpassen .......................... 5
3.2 Darstellung der 6 Maschinenbauteile ............................................................. 6
4 Animation der Maschinenteile................................................................................ 9
5 Kamerafahrt ............................................................................................................. 11
6 Fazit............................................................................................................................ 12
7 Literaturverzeichnis.................................................................................................. 13
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1 Aufgabenstellung des Medienprojektes
Die Aufgabe des Medienprojektes besteht darin einen Maschinenprozess zu
animieren. Hierfür stand mir ein CATIA-Modell von der Firma ISE zur Verfügung.
Dieses Modell stellt eine Blechpresse dar. Diese Daten waren im CATIAeigenen Format auf einer CD abgespeichert. Die Aufgabe bestand nun darin,
ein Format zu finden, welches mit Maya kompatibel ist, um die CATIA-Daten in
Maya öffnen und bearbeiten zu können. Aufbauend auf dieser Aufgabe
sollte anschließend eine Animation des Maschinenprozesses erstellt werden,
um den Prozess der Presse zu veranschaulichen.
2 Umwandlung der CATIA Daten in ein Maya-kompatibles
Format
Zunächst wurden die Programme CATIA V5 [CATV5], Alias Maya Unlimited 6.0
[MAYA] und Alias Studio Tools [STD] installiert. Die Originaldaten im CATIAFormat der Firma ISE konnten nun mithilfe des CATIA Programms geöffnet
werden. Anschließend speicherte ich eines der Pressenteile in den von CATIA
zur Verfügung stehenden weiteren Formaten ab, um herauszufinden welche
Formate in Maya geöffnet werden können. Zu diesen Formaten gehören
unter anderem .step, .iges, .modell und .wrl. Nun versuchte ich die Daten im
Programm Alias Maya Unlimited 6.0 und in Alias Studio Tools zu öffnen. Bei den
Formaten .wrl, .modell, war keine Kompatibilität vorhanden, d.h. es gab keine
Möglichkeit die Maschinenbauteile in diesem Format zu öffnen. Es blieben nur
zwei Formate, .iges und .step, zur weiteren Vorgehensweise zur Verfügung
standen, die im Folgenden näher erläutert werden.
2.1 Das Step-Format
Das Programm CATIA V5 exportiert unter anderem ein Format namens .step
[STP]. Dieses Format kann in Alias Studio Tools geöffnet werden. Es gibt nur
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einen geringen Datenverlust bei der Formatänderung nach .step. Dieser
Datenverlust beruht auf zusammengefügten Flächen und der daraus
folgenden Bedingung, das Maschinenbauteil nur als ein Objekt bearbeiten zu
können. Bei CATIA können alle Flächen sowie Einbuchtungen individuell
verformt und bearbeitet werden. Dieser Verlust ist jedoch zur weiteren
Bearbeitung nicht von Bedeutung und kann vernachlässigt werden.
Nun konnte das Maschinenteil im Studio Tools eigenem Format abgespeichert
werden. Ich informierte mich über eine mögliche Schnittstelle zwischen Maya
und den Studio Tools, da beide vom selben Hersteller sind. Nach einigen
Nachforschungen fand ich ein Plug-In [PLG] zur Verbindung der Studio Tools
und Maya Daten, welches installiert wurde. Mit diesem Plug-In konnten die
Daten, welche im Studio Tools Format vorlagen, in Maya geöffnet werden.
Hierbei fand kein Datenverlust statt.
2.2 Das IGES-Format
Ein weiteres Maya-kompatibles Format ist .iges [IGS]. Das Maschinenteil wurde
in CATIA V5 abgespeichert und mithilfe der Import- Anweisung in Maya
importiert. Das Maschinenteil hat sich bei der Überführung in Maya allerdings
sehr verändert. Es gingen viele Details des Maschinenteils verloren. Bei der
Überführung blieb nur das Gerüst des Maschinenbauteils bestehen. Die
dazwischen liegenden Flächen, die das Maschinenbauteil vervollständigen,
gingen verloren. Das Maschinenteil bestand nur noch aus einem Skelett, mit
welchem eine weitere Bearbeitung nicht möglich war. Aus diesem Grund
entschied ich mich für die Benutzung der .step Daten zur weiteren
Bearbeitung des Projektes.
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3 Die umgewandelte Daten
Nach der erfolgreichen Umwandlung der CATIA V5 Daten in das Format .step,
wurden alle 6 Maschinenteile in Alias Studio Tools abgespeichert und
anschließend in Maya importiert. Es war nun möglich, alle 6 Maschinenteile in
Alias Maya Unlimited 6.0 zu öffnen.
3.1 Verformen der Maschinenteile und ihre Größe anpassen
Beim Öffnen der .step-Daten in Maya blieben die Maschinenteile
unverändert, allerdings war ihre Dateigröße enorm angewachsen. Es waren
Größen bis 50 Megabyte vorhanden. Außerdem lag das Maschinenteil
außerhalb der maya-üblichen Arbeitsfläche. Dies ist der Fall, weil der Ursprung
der Maschinenteile in CATIA anders liegt, als bei Maya. Die Hersteller der
Programme haben zur Bearbeitung in den Programmen einen
unterschiedlichen Ursprung gewählt. Die unterschiedliche Größe ist auf die
Umwandlung der Formate zurückzuführen, da neue Informationen zu den
bereits vorhandenen dazu kamen. Es war nötig die verschiedenen Teile
zunächst zu verkleinern und in der Mitte der Bühne zu platzieren, um einen
arbeitsfähigen Ursprung zu erhalten. Dies wurde mit allen 6 Teilen einzeln
gemacht. Anschließend wurden alle 6 Maschinenteile in eine einzige
Arbeitsoberfläche von Maya importiert, so dass man sie gemeinsam
anschauen und bearbeiten konnte.
Nun befasste ich mich mit dem Zusammenfügen der einzelnen Teile und
setzte die 6 Teile zusammen. Ich fügte die Matrize, den Stempel und den
Blechhalter in das Oberteil oder Unterteil ein. Anschließend wurde noch die
Bestückung, welche aus den Schrauben besteht, eingepasst. Das Ergebnis
war eine Blechpresse.
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3.2 Darstellung der 6 Maschinenbauteile
Oberteil:
Abbildung 3.1: Oberteil
Unterteil:
Abbildung 3.2: Unterteil
6
Matrize:
Abbildung 3.3: Matrize
Stempel:
Abbildung 3.4: Stempel
7
Blechhalter:
Abbildung 3.4: Blechhalter
Bestückung:
Abbildung 3.5: Bestückung
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4 Animation der Maschinenteile
Nachdem alle 6 Teile zusammengefügt waren, begann ich mit der Umsetzung
einer Animation. Da es sich bei den Teilen um eine Presse handelt, begann
ich mit der Animation eines Pressvorgangs, welchen ich mir selbst überlegte.
Hierzu teilte ich die 6 Maschineteile zunächst in 2 Gruppen ein. Die Teile der
oberen Gruppe: Oberteil und Matrize. Die untere Gruppe besteht aus:
Unterteil, Blechhalter, Bestückung und Stempel. Die obere Gruppe wurde
oberhalb der unteren platziert, so dass ein gewisser Abstand zwischen beiden
lag. Als nächstes erweiterte ich die Timeline auf 400 Frames, was 16 Sekunden
entspricht. Nun ließ ich die beiden Gruppen aufeinander zulaufen, so dass der
Eindruck entsteht, dass man ein Blech presst. Wenn beide Gruppen
aufeinander treffen, verändert sich eine Sekunde lang nichts. Man kann sich
die zusammengelaufene Presse anschauen. Anschließend verschwinden die
einzelnen Elemente, so dass sich der Zuschauer einen Eindruck vom Aufbau
der Presse machen kann. Nachdem alle Teile verschwunden sind, kommen
sie anschließend wieder nacheinander ins Bild. Abschließend läuft die Presse
wieder auseinander in ihren Ursprungszustand. Hierbei bleibt die vorherige
Gruppeneinteilung erhalten.
Diese Animation habe ich aus dem Perspektive-View gerendert.
Abbildung 4.1: Videoausschnitt des Pressvorgangs
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Abbildung 4.2: Weiterer Videoausschnitt des Pressvorgangs
Abbildung 4.3: Weiterer Videoausschnitt des Pressvorgangs
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5 Kamerafahrt
Des Weiteren habe ich eine Kamerafahrt eingebaut, um die Presse auch von
verschiedenen Seiten zeigen zu können.
Hierbei fährt die Kamera aus einiger Entfernung auf die Presse zu.
Anschließend umfliegt die Kamera die Presse, so dass man sie von allen Seiten
betrachten kann. Einen kurzen Augenblick bleibt sie stehen, bis sie
anschließend an die Presse heranzoomt, um die Maschinenteile im Detail zu
zeigen. Abschließend zieht sich die Kamera wieder zurück und filmt die Presse
aus der Ferne. Der Animationsvorgang bleibt, wie im ersten Szenario
beschrieben, erhalten.
Abbildung 5.1: Ausschnitt aus der Kamerafahrt
Abbildung 5.2: Weiterer Ausschnitt der Kamerafahrt
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6 Fazit
Dieses Medienprojekt befasste sich mit der Zusammenarbeit zwischen dem
CAD-Programm CATIA V5 und dem VR-Programm Maya 6.0. Das
Maschinenbaumodell, welches in CATIA erstellt worden war, wurde nach
Maya exportiert und innerhalb von Maya in eine Animation überführt. Diese
Animation simuliert den Bewegungsprozess des CATIA-Modells. Die
Verbindung zweier so unterschiedlicher Programme hat gezeigt, dass es
möglich ist, einen komplizierten Prozess anschaulich und verständlich
darzustellen. Trotz einiger Kompatibilitätsprobleme entstand ein sehr gutes
Ergebnis, vor allem weil die Darstellung in Maya dem Original-Modell gleicht.
Die Verbindung der beiden Programme wird in beiden Bereichen, dem
Maschinenbau und der Informatik, von Vorteil sein.
Aufgrund der Vorleistungen ist nun der Weg für einen weiteren Schritt in Bezug
auf die Verbindung zwischen Maschinenbau und Informatik möglich. Es
können nun weitere Überlegungen und Bearbeitungen in Angriff genommen
werden.
Eine Weiterentwicklung wäre die Überführung der Kinematik einer Maschine in
das Programm Alias Maya 6.0. Die Möglichkeit die Bewegung einer Maschine
mithilfe von 3D-Programmen veranschaulichen zu können, wäre ein großer
Gewinn für Anwender und Laien.
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7 Literaturverzeichnis
Internet
[CATV5] http://www-03.ibm.com/solutions/plm/country/de/produkte/
catiav5.html
(8.11.05)
[MAYA] http://www.alias.com/glb/eng/products-services/
product_families.jsp
(8.11.05)
[STD] http://www.alias.com/glb/eng/products-services/product_families.jsp
(8.11.05)
[STP] http://de.wikipedia.org/wiki/STEP
(9.11.05)
[IGS] http://de.wikipedia.org/wiki/IGES
(9.11.05)
Maya Hilfe
[PLG] ‚Studio Tools to Maya Plug-In’, Information hierzu findet man in der
Maya Hilfe (F1)
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