3D-Visualisierung

Die dritte Dimension

Der Maschinenbauer Frima produziert Betonsteinanlagen sowie die dazugehörigen Kreislaufsysteme und setzt WPF wegen der Komplexität seiner Anlagen und zur Fehlerdiagnose ein. Die komplexe Visualisierung zeigt unter anderem die animierte Maschine mit allen Zuständen im 3D-Raum. Störungen und Fehler werden direkt am Fehlerort visualisiert. Dabei dreht sich das Anlagenbild automatisch in die passende Richtung und zeigt den Fehler in vergrößerter Darstellung. Ebenso kann der Bediener die Maschine am Bildschirm beliebig drehen, um den Produktionsprozess zu beobachten.

Nicht jedes Visualisierungssystem kann WPF ohne weiteres nutzen. Der Grund: Durch die Trennung von Design und Logik ist WPF eng an die Microsoft- Tools Visual-Studio und Expression- Blend gebunden. Deutlich wird das, wenn ein Anwender beispielsweise im Expression-Blend Programmcode generieren will. In diesem Fall wird sofort Visual- Studio geöffnet.

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Der Maschinenbauer Frima setzt bei der Visualisierung und Störungsdiagnose seiner komplexen Steinformmaschinen auf die 3DFunktionen der WPF.

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Der Maschinenbauer Frima setzt bei der Visualisierung und Störungsdiagnose seiner komplexen Steinformmaschinen auf die 3DFunktionen der WPF.

Da das Visualisierungssystem VisiWinNET der Firma Inosoft im Gegensatz zu anderen Systemen in das Programmier-Tool Visual-Studio integriert ist, konnte WPF vergleichsweise einfach implementiert werden: Ein .NET-Steuerelement (WPF-Host) bettet die WPF-Grafiken als Benutzer-Steuerelemente in die Visualisierungsoberfläche ein und ermöglicht den Zugang zu allen Vektoren der Grafik. Ist ein solches WPF-Benutzersteuerelement erstellt, kann es im Visualisierungs-Tool auf eine Bildschirmmaske gezogen werden. Mittels spezieller Editoren lassen sich anschließend alle Vektoren mit den Prozessvariablen verbinden und animieren. Hierzu gehören unter anderem Funktionen wie Rotationen, Scherungen, Skalierungen, Bewegungen und alle Arten von Farbmanipulationen von 2D- und 3D-Objekten.

Mit dem Microsoft-Tool Expression- Blend lassen sich die meisten 2D-Objekte erstellen, dessen grafische Möglichkeiten dafür gut geeignet sind. Für komplexere Objekte und Visualisierungselemente wie 3D-Konstruktionen bietet sich eine Vielzahl anderer Design- Werkzeuge wie Adobe Illustrator, Inkscape oder Microsoft Expression-Design an. Diese können direkt oder über Konverter die Daten in das XAML-Format überführen. Für den 3D-Bereich gibt es ebenso Werkzeuge, beispielsweise Erain ZAM 3D, 3D Studio Max oder Cinema 4D. Grundsätzlich lassen sich auch Daten aus MCAD-Systemen verwenden, da diese den Export in Grafik-Formate unterstützen, die wiederum über einen Konverter in das XAML-Format gewandelt werden können.

Reicht die Grafik eines Panel-PCs?

Grundsätzlich setzt WPF auf der DirectXTechnologie auf. Abhängig vom Typ der Grafikkarte – ohne Rendering* (Tier 1), für Mischbetrieb CPU/Grafikkarte (Tier 2) oder nahezu vollständiges Rendering auf der Grafikkarte (Tier 3 ) – wird die CPU des Rechners unterschiedlich beansprucht. Erfahrungen haben gezeigt, dass die meisten x86-basierenden Panels im 2D-Bereich ausreichend gut arbeiten. Für 3D-Anwendungen sollte schon auf die Leistungsfähigkeit der Grafikkarte geachtet werden. Tests mit Geräten auf Basis einer Atom- CPU haben gezeigt, dass hier der 3DBereich bereits gut funktioniert. Neben dem Betriebssystem Vista steht WPF in Verbindung mit dem .NET-Framework auch unter Windows XP zur Verfügung. Will ein Projekteur tiefer in die WPF-Programmierung einsteigen, sollten Kenntnisse in einer objektorientierten Programmiersprache vorhanden sein. Ebenso können zusätzliche Kosten entstehen, beispielsweise für die Entwicklungswerkzeuge (Design, Logik), die Einarbeitungszeit und Schulung auf die neuen Werkzeuge und das Beschreibungsformat XAML.

Dennoch wird WPF der künftige Standard in der Prozessvisualisierung. Kein anderes System bietet zur Zeit einen solchen grafischen Funktionsumfang sowie die Web-Fähigkeit via Silverlight und XBAP (XAML Browser Applications) Der Unterschied zwischen beiden: Im Gegensatz zu XBAP-Anwendungen, die ein installiertes .NET-3.0-Framework auf dem Rechner des Users voraussetzen, benötigen Silverlight-Anwendungen nur das entsprechende Browser-Plugin. Somit wird Silverlight nicht nur von Windows und dem Internet-Explorer unterstützt, sondern auch von anderen Browsern und Betriebssystemen. Ein weiteres Argument für WPF ist die angekündigte Variante für Windows-CE-Systeme.

Autor: Peter Tanneberg ist Geschäftsführer der Firma Inosoft in Hiddenhausen.

1. Teil: Die dritte Dimension
2. Teil: WPF in der Praxis