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Bahnplanung für das Roboterpolieren

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Präsentation zum Thema: "Bahnplanung für das Roboterpolieren"—  Präsentation transkript:

1 Bahnplanung für das Roboterpolieren
Seminarvortrag Bahnplanung für das Roboterpolieren Von Marcel Bonzelet

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

3 CAD/CAM ModuleWorks entwickelt CAM-Komponenten
CAD = Computer-Aided Design CAM = Computer-Aided Manufacturing Simulation des Werkstückabtrags 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 Teure Fachkräfte benötigt (werden über die ganze Welt eingeflogen, Dauer schwer kalkulierbar, für eine Autotüre etwa 1 Woche)

6 Dreiecksnetze Übersicht Einleitung 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 Splines Übersicht Einleitung Dreiecksnetze
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 Anforderungen an Bahnplanung
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 Randomisierte Bahnen 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 Verrauschte Bahnen 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 Fazit und Ausblick 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 ( ) 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 [HEAD12] Killeroo 3D Scan [MOWO12] ModuleWorks GmbH Homepage [ZUFA12] Zufall – Allgemeines [POLY12] Polygonnetze – Datenstrukturen [STL12] STL Definition and Formate [SPLI12] Spline-Definition [FAR02] G. Farin. Curves and surfaces for CAGD: a practical guide. Morgan Kaufmann Pub, 2002. [SPLI12] NURBS Grid

31 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!


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