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Interaktive Zerlegung von Festkörpern in Bruchstücke

Interaktive Zerlegung von Festkörpern in Bruchstücke
Typ:Diplomarbeit
Datum:2011
Autor(en):Johann Korndörfer
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Übersicht

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementierung eines Verfahrens, welches als geschlossene Dreiecksnetze dargestellte räumliche Objekte in Bruchstücke zerlegt. Diese Zerlegung soll unabhängig von konkreten Szenarien wie Kollisionsereignissen sein, also keine physikalische Simulation eines konkreten Bruchvorganges vornehmen. Vielmehr sollen Zerlegungen so erzeugt werden, dass bei einer späteren Verwendung in einer Physiksimulation in Echtzeit entschieden werden kann, welche der vorberechneten Bruchflächen tatsächlich brechen.

Das Eingabenetz wird zunächst in ein Voxelgitter eingebettet. Bruchstücke werden jeweils durch eine Menge von Voxeln definiert, welche innerhalb der Voronoi-Gebiete um gewisse Saatvoxel liegen. Die Berechnung der Voronoi-Gebiete erfolgt hierbei nicht mittels der euklidischen Distanz, stattdessen wird die Länge des kürzesten Pfades in einem Graphen betrachtet. Die Knoten des Graphen entsprechen den Voxeln, seine Kanten verbinden benachbarte Voxel. Den Kanten können Gewichte zugewiesen werden, um die Gestalt der Bruchstücke zu steuern. Um diese Gewichte zu bestimmen, wird eine Methode vorgeschlagen, die mittels schnell berechenbarer lokaler Oberflächeneigenschaften des Eingabeobjektes schätzt, an welchen Stellen das Objekt besonders bruchgefährdet ist. Die Gewichte werden dann so bestimmt, dass Bruchkanten bevorzugt in diesen bruchaffinen Bereichen entstehen. Ebenso werden die Zentren der Voronoi-Gebiete anhand der Struktur des Objektes platziert. Nachdem das Voxelgitter vollständig partitioniert ist, werden an den Grenzflächen zwischen den Voronoi-Gebieten Vierecksnetze erzeugt. Diese Netze werden geglättet, trianguliert und schließlich mit dem Eingabeobjekt geschnitten, um die endgültigen Bruchstücke zu erhalten.

Ergebnisse

 




 Abbildung 1: Bunny  Abbildung 2: Armadillo  Abbildung 3: Meshes