Parametrisches Design in Erweiterten Realitäten zur Unterstützung der Personalisierung von Artefakten für die persönliche Fertigung

Core Concepts

pARam ermöglicht die in-situ-Interaktion mit parametrischen Designs durch erweiterte Realität. Es erlaubt Nutzern, herstellbare parametrische Designs in den Kontext zu positionieren und vorzuschlagen, den sie nach der Fertigung verwendet werden (1). Nutzer konfigurieren dann die Designs nach ihren Wünschen und kontextuellen Anforderungen, unter Nutzung von Unterstützungsmechanismen wie Freihandskizzen oder Empfehlungen (2), und validieren sie in Bezug auf bestehende Objekte oder ihre Umgebung (z.B. durch Beleuchtungsschätzung) in-situ (3). Dies ermöglicht es Nutzern, passende Ergebnisse zu erzielen, die basierend auf ihrer in-situ-Anpassung gefertigt werden (4), ohne sich in (3D-)Modellierung "von Grund auf" engagieren oder auf fertige, unveränderliche Designs beschränkt zu sein.

Abstract

pARam ist ein Tool, das die Interaktion mit, Evaluierung von und Vorschau auf parametrische Designs für die persönliche Fertigung in-situ ermöglicht. Es wurde als Anwendung für die Microsoft HoloLens 2 implementiert und unterstützt insgesamt 15 parametrische Designs. pARam ermöglicht es Nutzern, parametrische Designs in-situ vorzuschlagen (Abb. 1.1), durch eine 2D-Schnittstelle, direkte Manipulation oder Gesten anzupassen (Abb. 1.2). Vor der Fertigung können Nutzer ihr Design in-situ bewerten: Unter Verwendung des von der HoloLens erfassten Umgebungsmaschs können sie die Stabilität von Objekten oder Änderungen der Beleuchtung und Schattenwürfe, z.B. für das Entwerfen von Lampenschirmen (Abb. 1.3), durch von pARam bereitgestellte Schätzungen bewerten. Das gefertigte Artefakt (Abb. 1.4) kann dann in dem Kontext platziert werden, in dem es digital konfiguriert wurde. Alle genannten Aspekte überbrücken die Diskrepanz zwischen dem Raum, in dem Parameter definiert werden (d.h. einem Arbeitsplatz), und dem Raum, in dem sie relevant und einflussreich werden (d.h. dem Raum, in dem sie gefertigt und verwendet werden). Um Nutzer bei der Wahl passender Parameter zu unterstützen, beinhaltet pARam darüber hinaus domänenspezifisches Wissen über Einschränkungen hinaus (z.B. ergonomiebezogene Vorschläge). All diese Aspekte sollen die Ausdrucksfähigkeit von in-situ-Designtools, die auf bestehenden Designs operieren, erhöhen, ohne die Komplexität hochkomplexer, industrieüblicher 3D-Modellierungswerkzeuge zu verlangen.

Stats

Die Nutzer konnten ihren physischen Kontext bei der Gestaltung berücksichtigen und engagierten sich in mehr räumlichen Interaktionen rund um Vorschau und Manipulation des Modells. Die Teilnehmer bevorzugten die Desktop-Modalität für funktionale Objekte und die AR-Variante für ästhetischere Designs. Die in-situ- und räumliche Natur von pARam führte jedoch dazu, dass die Nutzer sich mehr auf "Abschätzen" [72] und Approximationen einließen, was für manche, aber nicht für alle Designaufgaben im Kontext der persönlichen Fertigung angemessen ist.

Quotes

"Ich konnte den Entwurf direkt in meinem Raum sehen und ihn dort anpassen, anstatt ihn mir nur auf einem Bildschirm anzuschauen." "Die Möglichkeit, Kurven mit der Hand zu skizzieren, war sehr hilfreich, um meine Vorstellung umzusetzen." "Die Empfehlungen zu den Ergonomie-Parametern haben mir sehr geholfen, ein passendes Design zu finden."

Key Insights Distilled From

pARam

by Evge... at arxiv.org 03-15-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.09607.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte pARam um Funktionen erweitert werden, um den Designprozess noch weiter zu unterstützen, z.B. durch Simulationen oder Vorhersagen der Fertigungsqualität?

Um den Designprozess weiter zu unterstützen, könnte pARam um Funktionen erweitert werden, die Simulationen und Vorhersagen zur Fertigungsqualität ermöglichen. Eine Möglichkeit wäre die Integration von Simulationswerkzeugen, die es den Benutzern ermöglichen, ihr parametrisches Design in verschiedenen Szenarien zu testen. Dies könnte beinhalten, wie sich das Design unter verschiedenen Belastungen verhält oder wie es in verschiedenen Umgebungen funktioniert. Durch Simulationen könnten Benutzer potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und Anpassungen vornehmen, um die Qualität des Endprodukts zu verbessern. Darüber hinaus könnten Vorhersagealgorithmen implementiert werden, die basierend auf den gewählten Parametern und dem vorgesehenen Verwendungszweck des Designs Prognosen zur Fertigungsqualität liefern. Diese Vorhersagen könnten Aspekte wie Stabilität, Haltbarkeit oder ästhetische Merkmale des fertigen Produkts umfassen.

Wie könnte pARam so angepasst werden, dass es auch für präzisere Designaufgaben geeignet ist, in denen Genauigkeit wichtiger ist als Schnelligkeit und Intuition?

Um pARam für präzisere Designaufgaben anzupassen, in denen Genauigkeit im Vordergrund steht, könnten verschiedene Anpassungen vorgenommen werden. Eine Möglichkeit wäre die Implementierung von Feinabstimmungswerkzeugen, die es Benutzern ermöglichen, Parameter mit hoher Genauigkeit einzustellen. Dies könnte die Verwendung von numerischen Eingabefeldern oder präzisen Schiebereglern umfassen, um exakte Werte festzulegen. Darüber hinaus könnten Funktionen zur Rasterung oder Gitteranzeige hinzugefügt werden, um Benutzern bei der präzisen Platzierung von Objekten zu helfen. Die Integration von präzisen Messwerkzeugen und Ausrichtungshilfen könnte ebenfalls die Genauigkeit bei der Gestaltung erhöhen. Darüber hinaus könnten erweiterte Visualisierungsoptionen implementiert werden, um Benutzern eine detaillierte Ansicht ihres Designs zu bieten und präzise Anpassungen vorzunehmen.

Welche Möglichkeiten gibt es, parametrische Designs mit anderen Technologien wie KI-gestützter Generierung oder Augmented-Reality-Visualisierungen zu kombinieren, um den Designprozess noch weiter zu verbessern?

Die Kombination von parametrischen Designs mit anderen Technologien wie KI-gestützter Generierung und Augmented-Reality-Visualisierungen bietet vielfältige Möglichkeiten, um den Designprozess weiter zu verbessern. Durch die Integration von KI können parametrische Designs automatisch generiert oder optimiert werden, basierend auf bestimmten Kriterien oder Benutzerpräferenzen. KI kann auch dabei helfen, komplexe Designentscheidungen zu treffen oder Designvorschläge zu generieren, die den Benutzern als Ausgangspunkt dienen. Augmented-Reality-Visualisierungen können es Benutzern ermöglichen, ihre parametrischen Designs in Echtzeit und in ihrem tatsächlichen Umfeld zu betrachten, was zu einer besseren Kontextualisierung und Bewertung führt. Darüber hinaus können AR-Technologien zur Interaktion mit parametrischen Designs verwendet werden, z.B. durch Gestensteuerung oder Sprachbefehle, um den Designprozess intuitiver und effizienter zu gestalten. Die Kombination dieser Technologien kann die Kreativität, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit beim Entwerfen von parametrischen Designs erheblich verbessern.