Forschungsthemen

Aktuelle Forschungsergebnisse

Grafische Darstellung in Blau- und Rottönen, die die Geräuschentwicklung in der Motoren-Prototypenentwicklung sichtbar machen.
Die Simulation und interaktive visuelle Analyse von Geräuschentwicklung nimmt im Prototyping von neuen Motoren einen wichtigen Stellenwert ein.

Visualisierung von Geräusch-Simulationsdaten

Aufgrund immer strengerer Lärmschutzvorschriften und steigender Anforderungen an den Fahrgastkomfort kommt der Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Simulation (NVH) in der Automobilindustrie immer größere Bedeutung zu. Die frühzeitige Ermittlung störender Geräuschquellen im Konstruktions- und Produktionsprozess ist entscheidend für die Reduzierung der Entwicklungskosten und der Markteinführungszeit eines Produkts. Die Analyse von Geräuschsimulationsdaten ist aufgrund der Größe und Komplexität der Daten eine Herausforderung. In enger Zusammenarbeit mit unseren Industriepartnern haben wir einen neuen, interaktiven Ansatz entwickelt, um kritische Geräuschquellen schnell zu identifizieren und zu analysieren. Als Ergänzung zur traditionellen Analyse bietet unser System einen erweiterten Einblick in die Daten und erleichtert das Verständnis der Simulationsergebnisse. Mehrere speziell entwickelte, interaktive und verknüpfte Darstellungsvarianten ermöglichen die Untersuchung von Lärm, Vibrationen und Geräuschentwicklung auf mehreren Detailebenen, sowohl im Frequenz- als auch im Raumspektrum. Unsere Forschungsergebnisse wurden in mehreren Artikeln veröffentlicht, z.B. "Comparative Visualization for Noise Simulation Data" (2023), "Interactive Visual Analysis of Structure-borne Noise Data" (2022), "Getting Insight into Noise, Vibration and Harshness Simulation Data" (2021).

Verschiedene Darstellungen ergonomischer Gefährdungsbeurteilungen
Durch das interaktive Visual Analytics-Tool ErgoExplorer wird ergonomische Gefährungsbeurteilungen ganzheitlicher und umfassender als bisher möglich.

Visualisierung für Ergonomie und Arbeitswelt: ErgoExplorer - Interaktive visuelle Analyse von Gefährdungsbeurteilungen

Ergonomische Gefährdungsbeurteilungen werden heute aufgrund des gestiegenen Bewusstseins häufiger durchgeführt als in der Vergangenheit. Die traditionelle Gefährdungsbeurteilung, die auf der Beobachtung von Arbeitsplätzen durch Sachverständige und dem manuellen Ausfüllen von Bewertungstabellen beruht, ist dabei nach wie vor üblich. Die Datenanalyse erfolgt dabei im Allgemeinen mit besonderem Augenmerk auf kritische Situationen, jedoch ohne die Einbeziehung von Hintergrundinformationen und zeitlichen Veränderungen. Im Gegensatz zur derzeitigen Praxis konzentrieren wir uns auf Daten, die mehrere Tätigkeiten und Beschäftigte umfassen, wobei alle kontextbezogenen Informationen erhalten bleiben. Die Daten werden automatisch aus Videostreams extrahiert und in einem integrierten interaktiven visuellen Analysesystem ausgewertet. Der von uns entwickelte Ansatz unterstützt die Analyse und Exploration der Daten auf verschiedenen Detailebenen, von einem allgemeinen Überblick bis hin zur Untersuchung einzelner Bilder im Videostream. Die ersten Ergebnisse wurden in IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics veröffentlicht und auf der IEEE VIS 2023, der führenden Visualisierungskonferenz, vorgestellt.

Innovative interaktive Visualisierung von urbanen Daten
Die Visualisierungslösungen des VRVis zur Darstellung komplexer urbaner Daten wurde auf der IEEE VIS 2022 mit einer Honorable Mention ausgezeichnet.

Visualisierung von komplexen urbanen Daten

Angesichts der immer breiteren Verfügbarkeit offizieller Städtedaten sowie der Entwicklung der Open-Data- und Citizen-Science-Bewegung werden effiziente Analyselösungen benötigt, die es allen Interessengruppen ermöglichen, nützliche Informationen aus den riesigen urbanen Datenbeständen zu gewinnen. Interaktive Visualisierung hat sich als unentbehrliche Komponente für die automatisierte Analyse komplexer raum-zeitlicher Daten erwiesen.

Die IEEE VAST Challenge 2022 liefert komplexe urbane Daten, die sich über einen Zeitraum von 15 Monaten erstrecken und die Bewegunsmuster von Stadtbewohner:innen, verschiedene Bevölkerungsdaten (Einkommen, Einkäufe, Restaurantbesuche usw.) und Daten über in der Stadt ansässige Unternehmen umfassen. Mit ComVis, unserer Lösung für koordinierte Mehrfachansichten, haben wir diese Daten untersucht und analysiert, wobei wir uns besonders auf die städtische Wirtschaft konzentriert haben. Unsere Lösung erhielt auf der IEEE VIS 2022-Konferenz eine Honoarable Mention für die klare Darlegung von Szenarien und Kennzahlen. Dasselbe Datenset ist auch die Basis für die Publikation "Interactive Exploration of Complex Heterogeneous Data: A Use Case on Understanding City Economics" (2023).

Screenshot der Geotunnel Viewer-Software, bei dem man eine Tunnelröhre mit verschiedenen Markierungen und Zusatzinfos in verschiedenen Feldern sieht.
Mit dem Geotunnel Viewer können komplexe Informationen aus Sensordaten automatisch in verständliche interaktive 3D-Szenen übersetzt werden.

Interaktive Monitoring-Systeme für den Tunnelbau

Das Monitoring von Tunnelanlagen ist ein zentraler Faktor beim Bau und für die Sicherheit im laufenden Betrieb. Die Grundlage dafür sind regelmäßige Messungen der im Umgebungsgestein wirkenden Kräfte und der durch sie verursachten Tunnelwandverformungen. Hierfür werden verschiedene Sensoren entlang des Tunnels angebracht. Mit dem Geotunnel Viewer steht ein interaktives Tunnelmonitoring-Tool zur Verfügung, das sich auf digitale Zwillinge von Tunneln stützt, die durch geospatial verankerte Sensoren ergänzt werden. Mithilfe von animierten Visualisierungen werden der Baufortschritt und seine Auswirkungen auf die Sensorwerte dargestellt. Darüber hinaus haben wir einen Storytelling-Modus implementiert, der die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen, auch räumlich entfernten Sachverständigen (z. B. Geotechniker:innen) unterstützt. Dieser erst kürzlich ergänzte Modus macht Beobachtungen, die auf komplexen heterogenen Sensordaten beruhen, in ihrem raum-zeitlichen Kontext verständlicher und nachvollziehbarer. Storytelling ist zudem sehr effektiv, um Auszubildende zu schulen.

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