Softwarebibliothek zur exakten geometrischen Modellierung und Visualisierung von zerspanenden Bearbeitungsprozessen in Echtzeit

Eine möglichst realitätsnahe Simulation von Zerspanungsprozessen ist heute in vielen Bereichen der metallverar­beitenden Fertigungstechnologien ein entscheidender Faktor für die Qualitätssicherung der Automatisierungsprozesse. Von besonderer Relevanz für die Simulation sind dabei eine sehr genaue Modellierung der Werkstückgeometrie sowie eine exakte kinematische und geometrische Beschreibung des Schnittprozesses.

In der Virtual Modeling Library (VML) wurden neue Algorithmen zur exakten geometrischen Modellierung und Visualisierung der Werkstückbearbeitung entwickelt. Damit ist es möglich, Bearbeitungsprozesse, mit den für die industriellen Anwendungen notwendigen Genauigkeiten, in Echtzeit zu simulieren. Für die interaktive Visualisierung der dabei generierten komplexen Geometriemodelle kommen neue massiv parallele Algorithmen zur Anwendung, welche das Potential moderner, hybrider Hardware-Architekturen wie Multi-/Many-Core Central Processing Units (CPUs) und General Purpose Graphic Processing Units (GPGPUs) bestmöglich nutzen. Im Vergleich zu Implementierungen für konventionelle Rechnerarchitekturen bietet die VML eine skalierbare Leistungsfähigkeit und ermöglicht Echtzeitvisualisierungen der Werkstückbearbeitung in FullHD Auflösungen.

Die resultierenden geometrischen Modelle sehr detailreicher Werkstücke bestehen heute aus mehreren hundert Millionen Oberflächenelementen. Das implementierte Verfahren ermöglicht auch nach mehr als 100.000 Bearbeitungsschritten sowohl die Berechnung der geometrischen Operationen als auch die Visualisierung interaktiv in Echtzeit. Im Unterschied zu etablierten Verfahren, welche sehr oft auf geometrischen Approximationen (z. B. Voxelmodelle) oder numerischen Verfahren (z. B. Verschneidungen der beteiligten Oberflächenmodelle) basieren, implementiert die VML neuartige, geometrisch exakte und algorithmisch robuste Methoden, sowohl zur geometrischen Modellierung, als auch zur Visualisierung. Diese zeichnen sich insbesondere durch ihre herausragende Eigenschaft bezüglich Genauigkeit und Echtzeitfähigkeit aus.

Die entwickelte Bibliothek kann zur dynamischen Modellierung und Visualisierung der zerspanenden Bearbeitung eines Werkstücks in bestehende CAM Systeme (bzw. CNC Simulationen) auf einfache Art und Weise integriert werden. Dabei erhält die VML für jeden Bearbeitungsschritt die Werkzeuggeometrie und die Werkzeugbahn. Diese aktualisiert darauf hin das resultierende geo­metrische Modell des Werkstücks. Das integrierende System kann für jeden beliebigen Blickpunkt die Visualisierungsgeometrie des Werkstücks anfordern. Die VML ist für CAM System Hersteller, CNC Steuerungshersteller und Werkzeug­maschinenhersteller aufgrund der Leistungsfähigkeit und der einfachen Integration interessant. Die VML ist ab Frühjahr 2016 verfügbar, und kann im Bedarfsfall auch an kunden­spezifische Wünsche angepasst werden.

Vorteile der Virtual Modeling Library

  • Universelle Werkzeuggeometrien und -bahnen
  • Geometrische Modellierung in Echtzeit
  • Interaktive fotorealistische Visualisierung in Echtzeit
  • Hohe Anzahl an Bearbeitungsschritten
  • Nutzung des Potenzials moderner Hardware-Architekturen
  • Herausragende geometrische Genauigkeit
  • Einfache Integration in bestehende CAM-Systeme
  • Exportieren der aktuellen Werkstückgeometrie
  • Definition beliebiger Schnittdarstellungen 

 

 

Die Entwicklung wesentlicher Teile der Verfahren, welche die VML implementiert, wurde im Rahmen des Programms Regionale Wettbewerbsfähigkeit OÖ 2007-2013 aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung sowie aus Mitteln des Landes OÖ gefördert. 

 

 

 

Kontakt

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Dipl.-Ing. (FH) Alexander Leutgeb
Telefon: +43 7236 / 33 43 - 240
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Web: http://virtual-modeling.at/

 



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