Hybrid Prototypes to Assist Modeling Automotive Seats

The development of new modular seats is an important issue in the automotive industry. However, is very time consuming and costly. Virtual models and hybrid prototypes could accelerate the car seats development process. The hybrid prototypes are mainly manufactured by rapid prototyping with multi materials. The objective of this paper is to establish a methodology to develop innovative lightweight multi-functional, modular car seats to be used in Multi-Purpose Vehicles (MPV), by means of FEA simulation and rapid prototyping additive/subtractive technologies utilizing multi materials. A case study is presented to validate the developed methodology. The manufactured hybrid prototype’s reproduces the main functionalities of the MPV modular seat, namely its three key positions: normal, stored and table.Mechanical Engineerin

Systems Issues in Solid Freeform Fabrication

This paper is concerned with the systems aspects of the Solid Freeform Fabrication (SFF) technology, i.e., the issues that deal with getting an external geometric CAD model to automatically control the physical layering fabrication process as directly as possible, regardless ofthe source of the model. The general systems issues are described, the state of systems research is given, and open research questions are posed.Mechanical Engineerin

From 3D Models to 3D Prints: an Overview of the Processing Pipeline

Due to the wide diffusion of 3D printing technologies, geometric algorithms for Additive Manufacturing are being invented at an impressive speed. Each single step, in particular along the Process Planning pipeline, can now count on dozens of methods that prepare the 3D model for fabrication, while analysing and optimizing geometry and machine instructions for various objectives. This report provides a classification of this huge state of the art, and elicits the relation between each single algorithm and a list of desirable objectives during Process Planning. The objectives themselves are listed and discussed, along with possible needs for tradeoffs. Additive Manufacturing technologies are broadly categorized to explicitly relate classes of devices and supported features. Finally, this report offers an analysis of the state of the art while discussing open and challenging problems from both an academic and an industrial perspective.Comment: European Union (EU); Horizon 2020; H2020-FoF-2015; RIA - Research and Innovation action; Grant agreement N. 68044

3D freeform surfaces from planar sketches using neural networks

A novel intelligent approach into 3D freeform surface reconstruction from planar sketches is proposed. A multilayer perceptron (MLP) neural network is employed to induce 3D freeform surfaces from planar freehand curves. Planar curves were used to represent the boundaries of a freeform surface patch. The curves were varied iteratively and sampled to produce training data to train and test the neural network. The obtained results demonstrate that the network successfully learned the inverse-projection map and correctly inferred the respective surfaces from fresh curves

Freeform User Interfaces for Graphical Computing

報告番号: 甲15222 ; 学位授与年月日: 2000-03-29 ; 学位の種別: 課程博士 ; 学位の種類: 博士(工学) ; 学位記番号: 博工第4717号 ; 研究科・専攻: 工学系研究科情報工学専

Virtual prototyping with surface reconstruction and freeform geometric modeling using level-set method

More and more products with complex geometries are being designed and manufactured by computer aided design (CAD) and rapid prototyping (RP) technologies. Freeform surface is a geometrical feature widely used in modern products like car bodies, airfoils and turbine blades as well as in aesthetic artifacts. How to efficiently design and generate digital prototypes with freeform surfaces is an important issue in CAD. This paper presents the development of a Virtual Sculpting system and addresses the issues of surface reconstruction from dexel data structures and freeform geometric modeling using the level-set method from distance field structure. Our virtual sculpting method is based on the metaphor of carving a solid block into a 3D freeform object using a 3D haptic input device integrated with the computer visualization. This dissertation presents the result of the study and consists primarily of four papers --Abstract, page iv

LiDAR-Based Object Tracking and Shape Estimation

Umfeldwahrnehmung stellt eine Grundvoraussetzung für den sicheren und komfortablen Betrieb automatisierter Fahrzeuge dar. Insbesondere bewegte Verkehrsteilnehmer in der unmittelbaren Fahrzeugumgebung haben dabei große Auswirkungen auf die Wahl einer angemessenen Fahrstrategie. Dies macht ein System zur Objektwahrnehmung notwendig, welches eine robuste und präzise Zustandsschätzung der Fremdfahrzeugbewegung und -geometrie zur Verfügung stellt. Im Kontext des automatisierten Fahrens hat sich das Box-Geometriemodell über die Zeit als Quasistandard durchgesetzt. Allerdings stellt die Box aufgrund der ständig steigenden Anforderungen an Wahrnehmungssysteme inzwischen häufig eine unerwünscht grobe Approximation der tatsächlichen Geometrie anderer Verkehrsteilnehmer dar. Dies motiviert einen Übergang zu genaueren Formrepräsentationen. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein probabilistisches Verfahren zur gleichzeitigen Schätzung von starrer Objektform und -bewegung mittels Messdaten eines LiDAR-Sensors vorgestellt. Der Vergleich dreier Freiform-Geometriemodelle mit verschiedenen Detaillierungsgraden (Polygonzug, Dreiecksnetz und Surfel Map) gegenüber dem einfachen Boxmodell zeigt, dass die Reduktion von Modellierungsfehlern in der Objektgeometrie eine robustere und präzisere Parameterschätzung von Objektzuständen ermöglicht. Darüber hinaus können automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise ein Park- oder Ausweichassistent, von einem genaueren Wissen über die Fremdobjektform profitieren. Es existieren zwei Einflussgrößen, welche die Auswahl einer angemessenen Formrepräsentation maßgeblich beeinflussen sollten: Beobachtbarkeit (Welchen Detaillierungsgrad lässt die Sensorspezifikation theoretisch zu?) und Modell-Adäquatheit (Wie gut bildet das gegebene Modell die tatsächlichen Beobachtungen ab?). Auf Basis dieser Einflussgrößen wird in der vorliegenden Arbeit eine Strategie zur Modellauswahl vorgestellt, die zur Laufzeit adaptiv das am besten geeignete Formmodell bestimmt. Während die Mehrzahl der Algorithmen zur LiDAR-basierten Objektverfolgung ausschließlich auf Punktmessungen zurückgreift, werden in der vorliegenden Arbeit zwei weitere Arten von Messungen vorgeschlagen: Information über den vermessenen Freiraum wird verwendet, um über Bereiche zu schlussfolgern, welche nicht von Objektgeometrie belegt sein können. Des Weiteren werden LiDAR-Intensitäten einbezogen, um markante Merkmale wie Nummernschilder und Retroreflektoren zu detektieren und über die Zeit zu verfolgen. Eine ausführliche Auswertung auf über 1,5 Stunden von aufgezeichneten Fremdfahrzeugtrajektorien im urbanen Bereich und auf der Autobahn zeigen, dass eine präzise Modellierung der Objektoberfläche die Bewegungsschätzung um bis zu 30%-40% verbessern kann. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die vorgestellten Methoden konsistente und hochpräzise Rekonstruktionen von Objektgeometrien generieren können, welche die häufig signifikante Überapproximation durch das einfache Boxmodell vermeiden