Dokumentation: Vom CAD-Modell zum finalen Präsentationsmodell (Teil IV – Die Simulation)
Kooperation · Studium · 10. November 2013 · Technisches Design ·
Schlagwörter: Agrar Simulator, Agritechnica, Animation, CAD-Modell, Diplomarbeit, Simulation, Venum, Video, Wendemähdrescher
Es gibt wohl nichts Schöneres für einen Designer, als den eigenen Entwurf in Aktion zu erleben. All die Problemstellungen, die man durchwälzt hat, die innovativen Lösungen, die gefunden wurden und die vielen vielen Gedanken, die in das Projekt geflossen sind. Das alles in Aktion zu betrachten, bringt ein Gefühl der Zufriedenheit. Da natürlich nicht jedes Modell realisiert wird und oftmals schon eine Simulation zu aufwendig ist, freuen wir uns umso mehr, heute die Simulation von Christoph Schreibers Modell des Wendemähdreschers „Venum“ zu präsentieren, das in das meistverkaufte Simulationsspiel „Landwirtschaftssimulator“ implementiert wurde!
Die Gründe für die Simulation eines Modells sind vielseitig: mit vergleichsweise geringem Aufwand kann das Modell erforscht und erprobt werden, ohne einen Prototypen herstellen zu müssen. Im Falle des Wendemähdreschers erfolgt die Simulation außerdem, um die Funktionsweise des Modells näher zu beschreiben und Fehlinterpretationen des Modells, die beim Betrachten entstehen, zu vermeiden. Wir freuen uns außerdem ganz besonders mitzuteilen, dass das Modell 2014 als Mod für den „Agrar Simulator 2013“ zum Download zur Verfügung stehen wird! Eine echte Premiere.
Um dieses tolle Projekt umzusetzen, war jedoch auch einiger Aufwand nötig: Am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik/CAD lief dazu im Vorfeld zum Beispiel ein eigens angelegter großer Beleg bei der Forschungsgruppe für Reverse Engineering um Fr. Dr. Schöne, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU Dresden. Wie geht so eine Umsetzung von statten? Den Ausgangspunkt bildet wie sooft das CAD-Modell. Aber auch hier hat sich wieder gezeigt, das CAD-Modell ist nicht gleich CAD-Modell ist! Christoph teilt mit uns seine Erfahrungen:
Als ich das Modell für den Modellbau im CAD erstellt habe, dachte ich blauäugig, es würde sich dann auch ohne Weiteres für den Import in den Simulator eignen. Falsch gedacht! Das tolle komplexe und ausdetaillierte Modell war hinsichtlicht der Spielsimulation für die Katz. Viel zu viele Flächen, Verrundungen und Fasen, welche das Modell eine Menge Speicherplatz haben fressen lassen. Also noch einmal 2-3 Tage Arbeit um Bohrungen, Wandungen und alles Unnötige von außen Unsichtbare zu eleminieren, um die Dreiecksflächen des .STL-Files möglichst unter 10.000 Flächen pro Teil zu bekommen (Anm.: alle Flächen werden im .STL Dateiformat aus Dreiecken zusammengesetzt, je mehr Dreiecke, desto detaillierter die Fläche!). Also nochmals fast neu bauen!
Gar nicht so leicht, alles im Vorfeld zu bedenken. Zum Glück hatte Christoph aber auch bei der Simulation wieder fleißige Helfer: Danny Steingräber und Stefan Holtzhausens sind die Männer in Sachen CAD-Modell Implementierung. Alle als .STL-Files gespeicherten Teile des Modells werden in einer Simulationssoftware mit Bewegungsverknüpfungen versehen. Zusätzlich kommt dann noch eine im Spiel unsichtbare „bounding box“ hinzu, durch welche der physische Rahmen des Modells abgebildet wird. Diese ermöglicht erst Kollisionen mit anderen Gegenständen oder Fahrzeugen im Simulator. Das Gesamtpaket wandert dann aus der Simulationssoftware in die spieleeigene Mod-Software, wo Funkitonsskripte, Texturen und andere „in-game“ (also innerhalb der Speileumgebung) relevante Details verknüpft werden. Man kann sich vorstellen, dass es ein langer Weg vom Solidworks-Modell zum fertigen Modell für den Simulator ist.
Danny übernahm dann meine Einzelteile, exportierte sie aus dem CAD-Programm und arbeitete sie in den Simulator ein. Mit allen nur erdenklichen Funktionen: dem sich stetig füllenden Korntank, die Bodenkontourierungsfunktion des Schneidwerks, die Beleuchtung… eben alles, was ein schönes glaubwürdiges Modell ausmacht. Ich lieferte dann noch die gesamten Texturen, um einen möglichst realistischen Eindruck zu erwecken, ohne es wie ein Spielzeug erscheinen zu lassen: also schön mit Staub, Dreck und Warntafeln versehen.
Nach dem Fertigstellen haben wir das Modell im virtuellen Warenhaus des Simulators gekauft und arbeiteten die ersten Felder ab. Die Funtkionen und Grenzen wurden gründlich ausgetestet. Natürlich nicht zum reinen Selbstzweck oder der Belustigung der Kollegen, sondern um die Animationen mit Hilfe des Simulators aktiv zu steuern und beeinflussen zu können. Statische Animationen, welche in der Simulationssoftware erstellt und gerendert werden müssen, lassen sich nämlich in Echtzeit nicht beeinflussen. Den Simulator kann man hingegen live anspielen und wenn jemand fragt, ob man das Abtankrohr bitte während der Fahrt einklappen könnte, kann man spontan reagieren.
Eine tolle Sache und wenn man das Video so sieht, bekommt man direkt Lust auch mal eine Runde zu drehen, oder nicht?