55 research outputs found

    1951 Little International Agricultural Exposition Catalog

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    https://openprairie.sdstate.edu/little_international/1076/thumbnail.jp

    Efficient and High-Quality Rendering of Higher-Order Geometric Data Representations

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    Computer-Aided Design (CAD) bezeichnet den Entwurf industrieller Produkte mit Hilfe von virtuellen 3D Modellen. Ein CAD-Modell besteht aus parametrischen Kurven und FlĂ€chen, in den meisten FĂ€llen non-uniform rational B-Splines (NURBS). Diese mathematische Beschreibung wird ebenfalls zur Analyse, Optimierung und PrĂ€sentation des Modells verwendet. In jeder dieser Entwicklungsphasen wird eine unterschiedliche visuelle Darstellung benötigt, um den entsprechenden Nutzern ein geeignetes Feedback zu geben. Designer bevorzugen beispielsweise illustrative oder realistische Darstellungen, Ingenieure benötigen eine verstĂ€ndliche Visualisierung der Simulationsergebnisse, wĂ€hrend eine immersive 3D Darstellung bei einer Benutzbarkeitsanalyse oder der Designauswahl hilfreich sein kann. Die interaktive Darstellung von NURBS-Modellen und -Simulationsdaten ist jedoch aufgrund des hohen Rechenaufwandes und der eingeschrĂ€nkten HardwareunterstĂŒtzung eine große Herausforderung. Diese Arbeit stellt vier neuartige Verfahren vor, welche sich mit der interaktiven Darstellung von NURBS-Modellen und Simulationensdaten befassen. Die vorgestellten Algorithmen nutzen neue FĂ€higkeiten aktueller Grafikkarten aus, um den Stand der Technik bezĂŒglich QualitĂ€t, Effizienz und Darstellungsgeschwindigkeit zu verbessern. Zwei dieser Verfahren befassen sich mit der direkten Darstellung der parametrischen Beschreibung ohne Approximationen oder zeitaufwĂ€ndige Vorberechnungen. Die dabei vorgestellten Datenstrukturen und Algorithmen ermöglichen die effiziente Unterteilung, Klassifizierung, Tessellierung und Darstellung getrimmter NURBS-FlĂ€chen und einen interaktiven Ray-Casting-Algorithmus fĂŒr die IsoflĂ€chenvisualisierung von NURBSbasierten isogeometrischen Analysen. Die weiteren zwei Verfahren beschreiben zum einen das vielseitige Konzept der programmierbaren Transparenz fĂŒr illustrative und verstĂ€ndliche Visualisierungen tiefenkomplexer CAD-Modelle und zum anderen eine neue hybride Methode zur Reprojektion halbtransparenter und undurchsichtiger Bildinformation fĂŒr die Beschleunigung der Erzeugung von stereoskopischen Bildpaaren. Die beiden letztgenannten AnsĂ€tze basieren auf rasterisierter Geometrie und sind somit ebenfalls fĂŒr normale Dreiecksmodelle anwendbar, wodurch die Arbeiten auch einen wichtigen Beitrag in den Bereichen der Computergrafik und der virtuellen RealitĂ€t darstellen. Die Auswertung der Arbeit wurde mit großen, realen NURBS-DatensĂ€tzen durchgefĂŒhrt. Die Resultate zeigen, dass die direkte Darstellung auf Grundlage der parametrischen Beschreibung mit interaktiven Bildwiederholraten und in subpixelgenauer QualitĂ€t möglich ist. Die EinfĂŒhrung programmierbarer Transparenz ermöglicht zudem die Umsetzung kollaborativer 3D Interaktionstechniken fĂŒr die Exploration der Modelle in virtuellenUmgebungen sowie illustrative und verstĂ€ndliche Visualisierungen tiefenkomplexer CAD-Modelle. Die Erzeugung stereoskopischer Bildpaare fĂŒr die interaktive Visualisierung auf 3D Displays konnte beschleunigt werden. Diese messbare Verbesserung wurde zudem im Rahmen einer Nutzerstudie als wahrnehmbar und vorteilhaft befunden.In computer-aided design (CAD), industrial products are designed using a virtual 3D model. A CAD model typically consists of curves and surfaces in a parametric representation, in most cases, non-uniform rational B-splines (NURBS). The same representation is also used for the analysis, optimization and presentation of the model. In each phase of this process, different visualizations are required to provide an appropriate user feedback. Designers work with illustrative and realistic renderings, engineers need a comprehensible visualization of the simulation results, and usability studies or product presentations benefit from using a 3D display. However, the interactive visualization of NURBS models and corresponding physical simulations is a challenging task because of the computational complexity and the limited graphics hardware support. This thesis proposes four novel rendering approaches that improve the interactive visualization of CAD models and their analysis. The presented algorithms exploit latest graphics hardware capabilities to advance the state-of-the-art in terms of quality, efficiency and performance. In particular, two approaches describe the direct rendering of the parametric representation without precomputed approximations and timeconsuming pre-processing steps. New data structures and algorithms are presented for the efficient partition, classification, tessellation, and rendering of trimmed NURBS surfaces as well as the first direct isosurface ray-casting approach for NURBS-based isogeometric analysis. The other two approaches introduce the versatile concept of programmable order-independent semi-transparency for the illustrative and comprehensible visualization of depth-complex CAD models, and a novel method for the hybrid reprojection of opaque and semi-transparent image information to accelerate stereoscopic rendering. Both approaches are also applicable to standard polygonal geometry which contributes to the computer graphics and virtual reality research communities. The evaluation is based on real-world NURBS-based models and simulation data. The results show that rendering can be performed directly on the underlying parametric representation with interactive frame rates and subpixel-precise image results. The computational costs of additional visualization effects, such as semi-transparency and stereoscopic rendering, are reduced to maintain interactive frame rates. The benefit of this performance gain was confirmed by quantitative measurements and a pilot user study

    Discrete Geometric Methods for Surface Deformation and Visualisation

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    Industrial design has a long history. With the introduction of Computer-Aided Engineering, industrial design was revolutionised. Due to the newly found support, the design workflow changed, and with the introduction of virtual prototyping, new challenges arose. These new engineering problems have triggered new basic research questions in computer science. In this dissertation, I present a range of methods which support different components of the virtual design cycle, from modifications of a virtual prototype and optimisation of said prototype, to analysis of simulation results. Starting with a virtual prototype, I support engineers by supplying intuitive discrete normal vectors which can be used to interactively deform the control mesh of a surface. I provide and compare a variety of different normal definitions which have different strengths and weaknesses. The best choice depends on the specific model and on an engineer’s priorities. Some methods have higher accuracy, whereas other methods are faster. I further provide an automatic means of surface optimisation in the form of minimising total curvature. This minimisation reduces surface bending, and therefore, it reduces material expenses. The best results can be obtained for analytic surfaces, however, the technique can also be applied to real-world examples. Moreover, I provide engineers with a curvature-aware technique to optimise mesh quality. This helps to avoid degenerated triangles which can cause numerical issues. It can be applied to any component of the virtual design cycle: as a direct modification of the virtual prototype (depending on the surface defini- tion), during optimisation, or dynamically during simulation. Finally, I have developed two different particle relaxation techniques that both support two components of the virtual design cycle. The first component for which they can be used is discretisation. To run computer simulations on a model, it has to be discretised. Particle relaxation uses an initial sampling, and it improves it with the goal of uniform distances or curvature-awareness. The second component for which they can be used is the analysis of simulation results. Flow visualisation is a powerful tool in supporting the analysis of flow fields through the insertion of particles into the flow, and through tracing their movements. The particle seeding is usually uniform, e.g. for an integral surface, one could seed on a square. Integral surfaces undergo strong deformations, and they can have highly varying curvature. Particle relaxation redistributes the seeds on the surface depending on surface properties like local deformation or curvature.Industrielles Design ist ein traditionsreiches Gebiet, welches durch die EinfĂŒhrung computergestĂŒtzter Ingenieurwissenschaft revolutioniert wurde. Durch die ComputerunterstĂŒtzung wurden Arbeitsweisen stark verĂ€ndert und, im Rahmen der EinfĂŒhrung virtueller Prototypen, neue Herausforderungen geschaffen. Diese neuen Herausforderungen im Ingenieurwesen brachten auch neue Forschungsfragen fĂŒr die Informatik mit sich. In dieser Dissertation prĂ€sentiere ich eine Reihe von Methoden, welche verschiedene Komponenten des virtuellen Designzykluses unterstĂŒtzen, von der Modifikation von virtuellen Prototypen ĂŒber ihre Optimierung bis hin zur Analyse von Simulationstechniken. Von einem virtuellen Prototypen ausgehend unterstĂŒtze ich Ingenieurinnen und Ingenieure dabei, diesen interaktiv mit Hilfe eines Kontrollgitters zu verformen, indem ich intuitive diskrete Normalenvektoren bereitstelle. Ich definiere und vergleiche unterschiedliche Normalendefinitionen, welche verschiedene StĂ€rken und SchwĂ€chen besitzen. Die beste Wahl hĂ€ngt hierbei davon ab, welche Eigenschaften ein Modell hat, und wie die PrioritĂ€ten der Ingenieurin oder des Ingenieurs gesetzt sind. Manche Methoden sind exakter, wĂ€hrend andere schneller sind. Weiterhin liefere ich eine automatische FlĂ€chenoptimierung durch die Minimierung der GesamtkrĂŒmmung einer FlĂ€che. Diese Minimierung reduziert die FlĂ€chenkrĂŒmmung und reduziert hierdurch Materialkosten. Die besten Resultate lassen sich fĂŒr analytische FlĂ€chen erzielen, jedoch kann die Technik auch auf praxisnahe Beispiele angewendet werden. DarĂŒber hinaus biete ich Ingenieurinnen und Ingenieuren eine krĂŒmmungs\-basierte Technik, um die QualitĂ€t von Gittern zu verbessern. Dies vermeidet degenerierte Dreiecke, welche sonst zu numerischen Problemen fĂŒhren wĂŒrden. Diese Optimierung kann in jedem Schritt des virtuellen Designzykluses angewendet werden: Als direkte Modifikation des virtuellen Prototyps (abhĂ€ngig von der FlĂ€chendefinition), zur Zeit der Optimierung, oder dynamisch wĂ€hrend der Simulation. Schlussendlich habe ich zwei verschiedene Partikelrelaxierungstechniken entwickelt, welche jeweils zwei Komponenten des virtuellen Designzykluses unterstĂŒtzen. Die erste Komponente ist die Diskretisierung, welche nötig ist, um Computersimulationen auf analytischen Modellen durchzufĂŒhren. Die Partikelrelaxierung nutzt eine initiale Verteilung und verbessert diese mit dem Ziel, entweder eine Gleichverteilung auf der FlĂ€che oder eine krĂŒmmungsabhĂ€ngige Verteilung zu erreichen. Die zweite Komponente, fĂŒr die die Relaxierung genutzt werden kann, ist die Analyse der Simulationsergebnisse. Vektorfeldvisualisierung ist ein mĂ€chtiges Werkzeug zur Analyse von Flussfeldern durch Verfolgen von Partikeln, die in einen Fluss hinzugegeben wurden. Üblicherweise beginnt eine solche Simulation mit einer gleichverteilten Menge an Partikeln, die z.B. in einem Quadrat angeordnet sind. Die daraus entstehenden IntegralflĂ€chen unterliegen starken Deformierungen und können sehr variable KrĂŒmmungen haben. Die Partikelrelaxierung verteilt die Partikel abhĂ€ngig von Kriterien wie lokaler Deformierung oder KrĂŒmmung auf der FlĂ€che um

    The Murray Ledger and Times, September 23, 1983

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    Harding Magazine Spring 1999 (vol. 7, no. 2)

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    Publication distributed to alumni and friends of the university

    The Ledger & Times, October 9, 1941

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    Configurable nD-visualization for complex Building Information Models

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    With the ongoing development of building information modelling (BIM) towards a comprehensive coverage of all construction project information in a semantically explicit way, visual representations became decoupled from the building information models. While traditional construction drawings implicitly contained the visual representation besides the information, nowadays they are generated on the fly, hard-coded in software applications dedicated to other tasks such as analysis, simulation, structural design or communication. Due to the abstract nature of information models and the increasing amount of digital information captured during construction projects, visual representations are essential for humans in order to access the information, to understand it, and to engage with it. At the same time digital media open up the new field of interactive visualizations. The full potential of BIM can only be unlocked with customized task-specific visualizations, with engineers and architects actively involved in the design and development process of these visualizations. The visualizations must be reusable and reliably reproducible during communication processes. Further, to support creative problem solving, it must be possible to modify and refine them. This thesis aims at reconnecting building information models and their visual representations: on a theoretic level, on the level of methods and in terms of tool support. First, the research seeks to improve the knowledge about visualization generation in conjunction with current BIM developments such as the multimodel. The approach is based on the reference model of the visualization pipeline and addresses structural as well as quantitative aspects of the visualization generation. Second, based on the theoretic foundation, a method is derived to construct visual representations from given visualization specifications. To this end, the idea of a domain-specific language (DSL) is employed. Finally, a software prototype proofs the concept. Using the visualization framework, visual representations can be generated from a specific building information model and a specific visualization description.Mit der fortschreitenden Entwicklung des Building Information Modelling (BIM) hin zu einer umfassenden Erfassung aller Bauprojektinformationen in einer semantisch expliziten Weise werden Visualisierungen von den GebĂ€udeinformationen entkoppelt. WĂ€hrend traditionelle Architektur- und Bauzeichnungen die visuellen ReprĂ€Ìˆsentationen implizit als TrĂ€ger der Informationen enthalten, werden sie heute on-the-fly generiert. Die Details ihrer Generierung sind festgeschrieben in Softwareanwendungen, welche eigentlich fĂŒr andere Aufgaben wie Analyse, Simulation, Entwurf oder Kommunikation ausgelegt sind. Angesichts der abstrakten Natur von Informationsmodellen und der steigenden Menge digitaler Informationen, die im Verlauf von Bauprojekten erfasst werden, sind visuelle ReprĂ€sentationen essentiell, um sich die Information erschließen, sie verstehen, durchdringen und mit ihnen arbeiten zu können. Gleichzeitig entwickelt sich durch die digitalen Medien eine neues Feld der interaktiven Visualisierungen. Das volle Potential von BIM kann nur mit angepassten aufgabenspezifischen Visualisierungen erschlossen werden, bei denen Ingenieur*innen und Architekt*innen aktiv in den Entwurf und die Entwicklung dieser Visualisierungen einbezogen werden. Die Visualisierungen mĂŒssen wiederverwendbar sein und in Kommunikationsprozessen zuverlĂ€ssig reproduziert werden können. Außerdem muss es möglich sein, Visualisierungen zu modifizieren und neu zu definieren, um das kreative Problemlösen zu unterstĂŒtzen. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, GebĂ€udemodelle und ihre visuellen ReprĂ€sentationen wieder zu verbinden: auf der theoretischen Ebene, auf der Ebene der Methoden und hinsichtlich der unterstĂŒtzenden Werkzeuge. Auf der theoretischen Ebene trĂ€gt die Arbeit zunĂ€chst dazu bei, das Wissen um die Erstellung von Visualisierungen im Kontext von Bauprojekten zu erweitern. Der verfolgte Ansatz basiert auf dem Referenzmodell der Visualisierungspipeline und geht dabei sowohl auf strukturelle als auch auf quantitative Aspekte des Visualisierungsprozesses ein. Zweitens wird eine Methode entwickelt, die visuelle ReprĂ€sentationen auf Basis gegebener Visualisierungsspezifikationen generieren kann. Schließlich belegt ein Softwareprototyp die Realisierbarkeit des Konzepts. Mit dem entwickelten Framework können visuelle ReprĂ€sentationen aus jeweils einem spezifischen GebĂ€udemodell und einer spezifischen Visualisierungsbeschreibung generiert werden

    The Murray Ledger and Times, October 8, 1977

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    The Murray Ledger and Times, February 13, 1991

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    Holland City News, Volume 52, Number 20: May 17, 1923

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    Newspaper published in Holland, Michigan, from 1872-1977, to serve the English-speaking people in Holland, Michigan. Purchased by local Dutch language newspaper, De Grondwet, owner in 1888.https://digitalcommons.hope.edu/hcn_1923/1019/thumbnail.jp
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