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5. Fachtagung Baumaschinentechnik 2012 Technische Universität Dresden Das notwendige Modul für die VR-Software wurde mit der Entwicklungsumgebung der TU Dresden erstellt (Bild 12). Dadurch reduziert sich der Aufwand für die Integration der Original-Fernsteuerung auf die Auswertung der entsprechenden Nachrichten des IO- Kopplers und Weiterleiten der Informationen an die Schnittstellen der Simulation. Der entstandene Code ist nicht sehr umfangreich (ca. 60 Zeilen) und aufgrund des Modulkonzeptes übersichtlich und leicht anzupassen. Neben den "rohen" Signalen der Fernsteuerung können logische Beziehungen bereits im Code des Moduls hergestellt werden. So können Zustandsgrößen, die nicht Gegenstand der numerischen Simulation sind, durch logisch korrekte Standardwerte beschrieben werden. 7 Zusammenfassung 296 Bild 12: Verarbeitung der Signale der Fernsteuerung Der Beitrag beschreibt den Aufbau einer Simulationsanwendung für die interaktive Simulation einer Tunnelspritzmaschine. Dabei werden verschiedene Anwendungsfälle durch ein mathematisches Modell der Maschine abgebildet. Neben der klassischen Berechnung innerhalb eines Simulationsprogramms kann das Modell durch die Anwendung des Functional Mockup Interface in eine Virtual-Reality-Umgebung integriert werden (Bild 13). Die interaktive Simulation in Echtzeit erlaubt die Einbeziehung des Bedieners und ermöglicht die Untersuchung entsprechender Fragestellungen im Bereich der Mensch-Maschine- Interaktion und die Ermittlung von Belastungskollektiven. Bild 13: Anwendung der Simulation und virtuelle Tunnelbaustelle
Timo Penndorf Interaktive Simulation am Beispiel einer Tunnelspritzmaschine Die Beschreibung des Modells erfolgt dabei ausschließlich unter Anwendung der standardisierten Sprache Modelica. Dadurch ist die Modellbildung nicht an ein Softwarewerkzeug gebunden. Modelica ermöglicht den objektorientierten Aufbau eigener Bibliotheken wodurch die Möglichkeit der flexiblen Wiederverwendung der entsprechenden Modellstrukturen gegeben wird. Neben der Simulation der physikalisch-technischen Aspekte des Maschinensystems gewinnt die Abbildung des Prozesses stark an Bedeutung. Auf dem Gebiet der Simulation von Spritzbeton sind umfangreiche Forschungsarbeiten notwendig. Aus diesem Grund wurde für die interaktive Simulation ein reiner Visualisierungsansatz gewählt und mit dem Simulationsmodell der Maschine gekoppelt. Dieser Ansatz ist ausreichend, um den für eine interaktive Simulation notwendigen Grad der Immersion des Bedieners zu erreichen. Die physikalischen Rückkopplungen aus dem Pumpprozess des Spritzbetons auf das Maschinensystem werden durch generische Modelle abgebildet. Diese erzeugen vergleichbare Anregungen und Widerstände für das mechanische Modell sowie die den Antrieb der Pumpe. Die Gültigkeit dieses Ansatzes konnte durch Versuche nachgewiesen werden. Quellenverzeichnis: [1] Baumgarte, J.: Stabilization of constraints and integrals of motion in dynamical systems - Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1:1-16, 1972 [2] Beater, P.; Otter, M.: Multi-Domain Simulation: Mechanics and Hydraulics of an Excavator, Modelica Conference - Linköping: 2003 [3] Blochwitz et al.: The Functional Mockup Interface for Tool independent Exchange of Simulation Models - Proceedings of the 8th International Modelica Conference - Dresden: 2011 [4] Blochwitz et al.: Functional Mockup Interface 2.0: The Standard for Tool independent Exchange of Simulation Models - Proceedings of the 9th International Modelica Conference - Munich: 2012 [5] Brill, M.: Virtuelle Realität - Berlin; Heidelberg : Springer, 2009 [6] Filla, R.: A Methodology for Modeling the Influence of Construction Machinery Operators on Productivity and Fuel Consumption. V.G. Duy (Ed.): Digital Human Modeling, HCII 2009, LNCS 5620, pp. 614 - 623, 2009. Springer-Verlag Berlin Heidelberg: 2009 [7] Frenkel, J.; Schubert, C.; Kunze, G.; Jankov, K.: Using Modelica for Interactive Simulations of Technical Systems in a Virtual Reality Environment. Proceedings of the 7th International Modelica Conference.Como, Italy: 2009 [8] Fritzson, P.: Introduction to Modeling and Simulation of Technical and Physical Systems with Modelica - Wiley & Sons 2011 [9] Führer, C.: Differential-Algebraische Gleichungssysteme in mechanischen Mehrkörpersystemen. Theorie, numerische Ansätze, Anwendungen - Dissertation - München: Technische Universität 1988 297
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