Universelles Framework zur Abbildung von Maschinenmodellen in virtuellen Umgebungen: Fid-Bau Portal

Universelles Framework zur Abbildung von Maschinenmodellen in virtuellen Umgebungen

Penndorf, Timo / Kunze, Günter

VR (Virtual Reality )-Systeme bieten ideale Voraussetzungen für die interaktive Simulation mobiler Arbeitsmaschinen. Durch den hohen Grad der Immersion kann die Interaktion zwischen realem Bediener und virtuellen Prototypen (Simulationsmodellen) realisiert werden. Die Integration von Simulationssoftware und VR-Systemen ist sehr aufwändig und wurde bisher nur in wenigen speziellen Anwendungsfällen realisiert. Beschrieben wird eine Softwarearchitektur, welche die spezifischen Eigenschaften mobiler Arbeitsmaschinen bei der Modellbildung und Simulation berücksichtigt und gleichzeitig die Integration der Modelle in komplexe VR-Umgebungen automatisiert. Mit Hilfe des vorgestellten Ansatzes können MKS-Modelle mobiler Arbeitsmaschinen modelliert und für eine direkte automatische Integration in komplexe VR-Systeme aufbereitet werden. Damit ist erstmalig eine effiziente flexible Anwendung der MKS-Berechnung in interaktiven Simulationen möglich. Die Integration weiterer Simulationsdomänen (Antrieb, Prozess) ist mit dem gegebenen Ansatz möglich und wird gegenwärtig verwirklicht. Mit den Ergebnissen dieser Arbeiten wird die ganzheitliche interaktive Simulation mobiler Arbeitsmaschinen realisierbar. Das bisher realisierte Framework und die Codegeneratoren sind auf die Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungssysteme mit expliziten numerischen Verfahren beschränkt. Eventuell entstehende steife Systeme können unter Echtzeitbedingungen nur durch implizite Lösungsverfahren behandelt werden. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten werden die entsprechenden Elemente des Frameworks und Codegeneratoren entwickelt. Die große Herausforderung bei der interaktiven Simulation mobiler Arbeitsmaschinen besteht in einer dem Anspruch an eine Simulation gerecht werdenden Abbildung des Arbeitsprozesses. Auf diesem Gebiet besteht der fundamentale Unterschied zur reinen Fahrzeugsimulation. Das entwickelte Framework gestattet die Kopplung der Mehrkörpersimulation mit vorhandenen Ansätzen der Prozesskraft-Berechnung zum Zweck der Forschung. Bisherige Erfahrungen mit eher pragmatischen Ansätzen zeigen, dass auf diesem Gebiet erheblicher Forschungsbedarf besteht.