- Nazwa przedmiotu:
- Komputerowe modelowanie geometryczne
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Barbara Putz prof. nzw. PW
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- KMG
- Semestr nominalny:
- 2 / rok ak. 2018/2019
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 34, w tym:
a) wykład - 15
b) zajęcia laboratoryjne - 15
c) egzamin - 2
d) konsultacje - 2
2) Praca własna studenta 55, w tym:
a) przygotowanie do zajęć lab. - 10
b) wykonanie sprawozdań z ćwiczeń, prac domowych i projektów - 30
c) przygotowanie do egzaminu i udział w nim -15
Suma 89 (3 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 34, w tym:
a) wykład - 15
b) zajęcia laboratoryjne - 15
c) egzamin - 2
d) konsultacje - 2
suma 34 (1,5 ECTS)
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- O charakterze praktycznym:
a) zajęcia laboratoryjne - 15
b)przygotowanie do zajęć lab. - 10
c) wykonanie sprawozdań z ćwiczeń, prac domowych i projektów - 30
suma 55 (2 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Wymagana wiedza w zakresie Matematyki, Zasad Programowania Strukturalnego oraz Grafiki Komputerowej, prowadzonych na studiach I stopnia.
- Limit liczby studentów:
- brak
- Cel przedmiotu:
- Gruntowna podbudowa matematyczna w zakresie geometrii różniczkowej i rzutowej, związana z modelowaniem złożonych obiektów 3D. Znajomość podstawowych algorytmów geometrii obliczeniowej. Znajomość standardów i najnowszych trendów w modelowaniu 3D. Umiejętność korzystania z zaawansowanego modelowania 3D w systemach CAD. Umiejętność implementacji różnorodnych algorytmów modelowania 3D w formie apletów w przeglądarkach i aplikacji na urządzenia mobilne z systemem Android.
- Treści kształcenia:
- ===WYKŁAD===
Podstawy geometrii rzutowej. Współrzędne jednorodne, macierze przekształceń, kwaterniony.
Elementy geometrii różniczkowej krzywych i powierzchni. Gładkość i klasy ciągłości krzywych i powierzchni; geometryczne metody oceny kształtu.
Reprezentacja brył i powierzchni w postaci siatek wielościanowych. Struktura halfedge i powierzchnie o iteracyjnie zagęszczanych siatkach.
Krzywe i powierzchnie dowolnego stopnia: B-sklejane, wymierne B-sklejane i NURBS. Funkcje B-sklejane i algorytm de Boora Zapis jednorodny reprezentacji. Najnowsze trendy w modelowaniu powierzchni, powierzchnie T-sklejane.
Algorytmy geometrii obliczeniowej: diagramy Voronoi i ich wyznaczanie, triangulacja Delaunaya 2D i 3D, wyznaczanie otoczki wypukłej 2D i 3D, algorytm maszerujących sześcianów.
Wprowadzenie do zaawansowanego używania biblioteki Three.js i języka GLSL w środowisku WebGL.
Tworzenie aplikacji na platformę Android z wykorzystaniem środowiska Processing, Eclipse i ADT.
Przegląd zaawansowanych systemów CAD; standardy wymiany danych (IGES, STEP, STL i inne).
===LABORATORIUM===
Ćwiczenie 1: Zaawansowane modelowanie złożonych powierzchni 3D przy użyciu dostępnych modelerów, z oceną gładkości powierzchni. Ćwiczenie 2: Wyświetlanie w Processingu funkcji B-sklejanych i krzywych NURBS.
Ćwiczenie 3: Emulacja aplikacji mobilnych na Androida z wykorzystaniem Processingu. Praca domowa 1: Opracowanie apletu dla przeglądarki w formie sceny 3D lub prostej gry 3D, z użyciem WebGL. Praca domowa 2: Opracowanie gry na Androida z wykorzystaniem NURBS-ów lub algorytmów geometrii obliczeniowej i zastosowaniem Processingu i środowiska Eclipse. Opracowanie portfolio (witryny prezentującej wykonane prace laboratoryjne i domowe wraz z dokumentacją i tutorialami).
- Metody oceny:
- Wykład - egzamin (waga 40%). Laboratorium (waga 60%) - suma punktów za wykonanie ćwiczeń i 2 prac domowych w formie projektów (które mogą być realizowane jako zespołowe).
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. M. Kujawińska, B. Putz, R. Sitnik: Technika Obrazowa. OKNO PW. Warszawa 2005, dostępny online w wydziałowym systemie SKS.
2. B. Putz, A. Putz jr, P. Wnuk: Algorytmy i Struktury Danych. OKNO PW. Warszawa 2008, dostępny online w wydziałowym systemie SKS.
3. P. Kiciak: Podstawy modelowania krzywych i powierzchni. Zastosowania w grafice komputerowej. WNT 2005.
4. M. de Berg, M. van Kreveld, M. Overmars, O. Schwartzkopf: Geometria obliczeniowa. Algorytmy i zastosowania. WNT 2007.
5. G. Farin, J. Hoschek. M.-S. Kim - Handbook on Computer -Aided Geometric Design. North Holland 2002.
6. Zasoby w Internecie - informacje dostarczane w trakcie zajęć.
- Witryna www przedmiotu:
- http://iair.mchtr.pw.edu.pl/studenci/witryna/index.php (wydziałowy system SKS, wymaga logowania)
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt KMG_W02
- ma pogłębioną wiedzę w zakresie używania bibliotek graficznych do implementacji algorytmów oraz w zakresie użytkowania narzędzi CAD do modelowania zaawansowanych powierzchni
Weryfikacja: ćwiczenia laboratoryjne i projektowe
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W09
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W04
- Efekt KMG_W01
- ma pogłębioną wiedzę w zakresie geometrii rzutowej, wybranych działów geometrii obliczeniowej, geometrii różniczkowej krzywych i powierzchni
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W01, K_W05, K_W06
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W01, T2A_W03, T2A_W03, T2A_W04
- Efekt KMG_W03
- posiada pogłębioną wiedzę w zakresie dokumentowania prac laboratoryjnych i projektów w postaci opisów i tutoriali
Weryfikacja: ćwiczenia laboratoryjne i projektowe (portfolio na stronie www)
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W07
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_W03, T2A_W04
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt KMG_U01
- potrafi zarówno implementować algorytmy geometrii obliczeniowej, jak i korzystać z zaawansowanych implementacji modelowania 3D w systemach CAD
Weryfikacja: ćwiczenia laboratoryjne i projektowe
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U10
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U07, T2A_U08
- Efekt KMG_U02
- potrafi pozyskiwać uzupełniające informacje z literatury i sieci Internet
Weryfikacja: realizacja projektów
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U01
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U01
- Efekt KMG_U03
- potrafi przygotować dokumentację prac laboratoryjnych i domowych oraz projektów w postaci opisów i tutoriali na stronie www oraz dokonać jej ustnej prezentacji
Weryfikacja: ćwiczenia laboratoryjne i projektowe (portfolio na stronie www)
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U03
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U04
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt KMG_K01
- radzi sobie z rozwiązywaniem nowych, nietypowych zadań domowych i projektowych, również realizując projekty zespołowe
Weryfikacja: prace domowe i projektowe
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K01, K_K05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K01, T2A_K06