Virtual Modeling Library

Geometrische 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 Simulation 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 ein neuartiges, geometrisch exaktes und algorithmisch robustes Visualisierungsverfahren. Dieses zeichnet sich insbesondere durch seine herausragende Eigenschaft bezüglich Darstellungsgenauigkeit 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 Transformationen. Diese aktualisiert daraufhin das resultierende geometrische Modell des Werkstücks. Das integrierende System kann für jeden beliebigen Blickpunkt die Visualisierung des Werkstücks anfordern. Die VML ist sowohl für CAM System Hersteller, als auch für Werkzeugmaschinenhersteller aufgrund der Leistungsfähigkeit und der einfachen Integration interessant. Die VML ist ab Frühjahr 2015 verfügbar, und kann im Bedarfsfall auch an kundenspezifische Wünsche angepasst werden.
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.

 


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