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OptiTrap : Optimal Trap Trajectories for Acoustic Levitation Displays

Titelangaben

Paneva, Viktorija ; Fleig, Arthur ; Martínez Plasencia, Diego ; Faulwasser, Timm ; Müller, Jörg:
OptiTrap : Optimal Trap Trajectories for Acoustic Levitation Displays.
In: ACM Transactions on Graphics. Bd. 41 (2022) Heft 5 . - S. 1-14.
ISSN 0730-0301
DOI: https://doi.org/10.1145/3517746

Angaben zu Projekten

Projektfinanzierung: Andere
European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement 737087 (Levitate)
AHRC UK-China Research-Industry Creative Partnerships (AH/T01136X/2)

Abstract

Acoustic levitation has recently demonstrated the ability to create volumetric content by trapping and quickly moving particles along reference paths to reveal shapes in mid-air. However, the problem of specifying physically feasible trap trajectories to display desired shapes remains unsolved. Even if only the final shape is of interest to the content creator, the trap trajectories need to determine where and when the traps need to be, for the particle to reveal the intended shape. We propose OptiTrap, the first structured numerical approach to compute trap trajectories for acoustic levitation displays. Our approach generates trap trajectories that are physically feasible and nearly time-optimal, and reveal generic mid-air shapes, given only a reference path (i.e., a shape with no time information). We provide a multi-dimensional model of the acoustic forces around a trap to model the trap-particle system dynamics and compute optimal trap trajectories by formulating and solving a non-linear path following problem. We formulate our approach and evaluate it, demonstrating how OptiTrap consistently produces feasible and nearly optimal paths, with increases in size, frequency, and accuracy of the shapes rendered, allowing us to demonstrate larger and more complex shapes than ever shown to date.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: volumetric displays; ultrasonic levitation; path following; phased arrays of transducers; minimum time problems
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Institut für Informatik > Lehrstuhl Angewandte Informatik VIII > Lehrstuhl Angewandte Informatik VIII - Univ.-Prof. Dr. Jörg Müller
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Institut für Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Institut für Informatik > Lehrstuhl Angewandte Informatik VIII
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 000 Informatik,Informationswissenschaft, allgemeine Werke > 004 Informatik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
Eingestellt am: 15 Mär 2022 08:38
Letzte Änderung: 06 Okt 2023 08:14
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/68917