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Seminarvortrag Bahnplanung für das Roboterpolieren Von Marcel Bonzelet.

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Präsentation zum Thema: "Seminarvortrag Bahnplanung für das Roboterpolieren Von Marcel Bonzelet."—  Präsentation transkript:

1 Seminarvortrag Bahnplanung für das Roboterpolieren Von Marcel Bonzelet

2 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

3 CAD/CAM  ModuleWorks entwickelt CAM-Komponenten CAD  CAD = Computer-Aided Design CAM  CAM = Computer-Aided Manufacturing  Simulation des Werkstückabtrags NC  Auslieferung an Maschinen mittels NC-Codes (= Numerical Control)

4 Polieren  Flächen/Bauteile „auf Hochglanz“ polieren  Polieren als abschließender Schritt einer Fertigung  Material wird abgetragen und geebnet  Resultat: Ästhetische, glatte, spiegelnde Oberflächen

5 Motivation  Derzeit: Polierarbeiten per Hand  Teure Fachkräfte benötigt  Starke Fehleranfälligkeit, jedoch flexibel  Ziel von ModuleWorks:  Automatisierte Polierbearbeitung  Bahnplanung innerhalb der firmeneigenen Software  Orientierung an der manuellen Bearbeitung

6 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

7 Dreiecksnetze  Spezialisierung eines Polygonnetzes mit drei Kanten (= Polygon mesh → „Mesh“)  Verwendung zur Visualisierung in der Computergrafik  Häufigste Form des Polygonnetzes  Jedes Dreieck hat eine Normale  Normale wird zur Berechnung der Winkel oder Beleuchtung verwendet

8 Datenstrukturen I  Knotenliste  Punkte in separater Liste  Dreiecke aus Zeigern auf Punkte  Vermeidung von redundanten Punkten  Kantenliste  Kanten in separater Liste  Eckpunkte und angrenzende Dreiecke  Randkanten direkt erkennbar

9 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

10 Splines  Stückweise aus Polynomen n-ten Grades zusammengesetzte Funktion  An Knotenpunkten n-1-fach stetige Differenzierbarkeit  Local support: Maximaler Einfluss am Knotenpunkt  Neuberechnung einzelner Polynome möglich

11 NURBS I  = Nicht-uniforme rationale B-Splines  Es existieren NURBS-Kurven und -Flächen  Benötigt zur Modellierung von Freiformflächen  Definiert durch Kontrollpunkte, Basisfunktionen und Knotenvektoren  Zweidimensionale Darstellung u,v bildet ab auf dreidimensionale Flächen  Trimkurven begrenzen die Fläche

12 NURBS II  möp

13 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

14 Anforderungen  Eigenschaften guten Polierens:  Gleichmäßige Bearbeitung über die gesamte Fläche  Keine optischen Unterschiede auf glatten Flächen  Weiche Übergänge zwischen Fertigungsschritten  Anforderungen:  Arbeit einer Polierfachkraft soll übernommen werden  Muster der Polierbearbeitung unkenntlich machen  Orientierung am Menschen: „Zufällige“ Bewegungen  Zufall muss kontrolliert/gesteuert werden

15 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

16 Randomisierte Bahnen I  Werte für u,v Parameter der NURBS-Fläche werden zufällig bestimmt  Eingrenzung der Werte durch ein Gitter  Iteration über die Maschen in u,v  In jeder Masche werden n neue Punkte erzeugt  Erzeugung eines Kontrollpolygons durch aneinandergereihte Punkte

17 Randomisierte Bahnen III

18 Randomisierte Bahnen II  Stark gekrümmte Kurven → lange Verweildauer  Zwischen Punkten muss ein Mindestwinkel eingehalten werden  Trimkurven müssen überprüft werden  Spline-Interpolation rundet das Kontrollpolygon ab

19 Randomisierte Bahnen III

20 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

21 Verrauschte Bahnen I  Vorhandene Bahnplanung anderer Bearbeitungen nutzen  Vielfalt an Bahnstrategien bringt Flexibilität  Durch Rauschen (Störgröße) Muster verwischen  Rauschen wird erneut anhand „kontrollierten Zufalls“ bestimmt

22 Verrauschte Bahnen II  Verschiedene Ansätze zum Verrauschen  Relativ zum Ursprungspunkt der Bahn werden neue Punkte erzeugt  „S-Kurve“ erzeugt vier zusätzliche Punkte in einem 60°-Winkel  Weiche und gleichförmige Bewegungen durch anschließende Spline-Interpolation

23 Verrauschte Bahnen III

24 Verrauschte Bahnen IIII

25 Übersicht  Einleitung  Dreiecksnetze  Splines  Anforderungen an Bahnplanung  Randomisierte Bahnen  Verrauschte Bahnen  Fazit und Ausblick

26 Fazit  Randomisierte Bahnen:  Oberflächengitter ist sehr statisch  Start- und Endpunkte am Rand, nicht frei wählbar  Grundsätzliche Bearbeitung ist aber sehr gut  Verrauschte Bahnen  Qualität der zugrundeliegenden Bahnen ist wichtig  Weiterentwicklung der Bahnen erhöht Nutzen  Rauschen bearbeitet noch nicht optimal  Bearbeitung mehrerer Flächen nicht möglich

27 Ausblick  Randomisierte Bahnen:  Erweiterung zu mehreren Flächen mit Übergängen  Gitter dynamischer anlegen  Bessere Betrachtung der Randkurven  Verrauschte Bahnen  Seit gestern (24.01.2013) getestet  Durch neue Ansätze eine bessere Bearbeitung  Möglicherweise Kombination der Ansätze für zum Beispiel die Ränder einer Fläche

28 Ausblick  Verrauschte Bahnen

29 Fragen?

30 Quellen [PITI97]Les Piegl, Wayne Tiller: The NURBS Book Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1997 [CARC12] Polieren und Lackpflege http://www.weihrauch-carcare.at/autoreinigung-polieren.html, 10.12.2012 http://www.weihrauch-carcare.at/autoreinigung-polieren.html [HEAD12] Killeroo 3D Scan http://www.headus.com.au/samples/killeroo/nurbs.fig.html, 29.11.2012 http://www.headus.com.au/samples/killeroo/nurbs.fig.html [MOWO12] ModuleWorks GmbH Homepage http://www.ModuleWorks.com, 27.12.2012 http://www.ModuleWorks.com [ZUFA12] Zufall – Allgemeines http://de.wikipedia.org/wiki/Zufall#Allgemeines, 25.11.2012 http://de.wikipedia.org/wiki/Zufall#Allgemeines [POLY12]Polygonnetze – Datenstrukturen http://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh#Representations, 03.12.2012 http://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh#Representations [STL12]STL Definition and Formate http://de.wikipedia.org/wiki/STL-Schnittstelle#Definition, 06.12.2012 http://de.wikipedia.org/wiki/STL-Schnittstelle#Definition [SPLI12]Spline-Definition http://de.wikipedia.org/wiki/Spline, 08.12.2012 http://de.wikipedia.org/wiki/Spline [FAR02] G. Farin. Curves and surfaces for CAGD: a practical guide. Morgan Kaufmann Pub, 2002. [SPLI12]NURBS Grid http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/pseries/v5r3/index.jsp..., 8.12.2012 http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/pseries/v5r3/index.jsp...

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!


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