Kollisionserkennung in numerischen Steuerungen mit der Distanzfeldmethode

ISBN-13: 9783540510789 / Niemiecki / Miękka / 1989 / 131 str.

Karl-Heinz Kayser

Opis

Die Vermeidung von Kollisionen an Fertigungseinrichtungen erhoht deren Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wesentlich. Von den moglichen prinzipiellen Verfahren zur Kollisionsuberwachung an Fertigungseinrichtungen erfullt nur die rechnerische Methode die Anforderungen an Geschwindigkeit (On-line-Kollisionsuberwachung), Kostenaufwand und Funktionalitat. Die Gesamtfunktion einer mathematischen Kollisionsuberwachung wird im wesentlichen durch die Festlegung eines geeigneten, rechnerinternen Modells fur die Geometrien kollidierender Korper beeinflusst. Bei dem hier entwickelten Verfahren erfolgt die Beschreibung von Geometrien durch skalare und vektorielle Felder (Distanz- und Distanzanderungsfelder). Der Vorteil dieser Darstellung liegt in der Einfachheit und Universalitat der Algorithmen. Korper mit komplexen Oberflachen und deren mogliche Kollisionen sind durch einfache Polynomgleichungen darstellbar und damit fur eine Realisierung auf Mikrorechnersystemen besonders geeignet. Ein weiterer Vorteil der Distanzfeldmethode besteht in der Moglichkeit, Ausweichrichtungen einfach zu ermitteln und Masse fur die minimale Distanz zwischen zwei beliebigen Korperoberflachen zu berechnen."

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Analyse der Kollisionsproblematik.- 2.1 Einführung und Begriffe.- 2.1.1 Wirkungskette einer Kollision.- 2.1.2 Prinzip der Kollisionsüberwachung.- 2.2 Aufgaben und Anforderungen an eine Kollisionsüberwachung.- 2.3 Stand der Technik.- 2.3.1 Prinzipielle Lösungsmöglichkeiten.- 2.3.2 Bewertung realisierter mathematischer Verfahren.- 2.4 Zielsetzung.- 3 Integration einer mathematischen Kollisionsüberwachung in eine numerische Steuerung.- 3.1 Funktionale Integration.- 3.2 Datenschnittstellen der Kollisionserkennung.- 3.2.1 Ausgangsdaten.- 3.2.2 Eingangsdaten.- 3.3 Datentechnische Integration.- 3.3.1 Integration in den Datenfluß einer NC.- 3.3.2 Datenversorgung der Kollisionserkennung.- 3.3.2.1 Bewegungsinformation.- 3.3.2.2 Informationen über Körper.- 3.3.2.3 Informationen über Kollisionsfälle.- 3.4 Realisierung der zeitlichen Entkopplung.- 4 Untersuchung und Bewertung mathematischer Verfahren zur Kollisionserkennung.- 4.1 Aufgabenanalyse.- 4.2 Anforderungen an mathematische Verfahren.- 4.3 Mathematische Verfahren zur Kollisionserkennung.- 4.3.1 Modelleigenschaften.- 4.3.2 Rechnerinterne Modelle für die Kollisionserkennung.- 4.3.2.1 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der Dar-stellung von Körpern durch Flächengleichungen.- 4.3.2.2 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der Dar-stellung von Körpern durch Volumengleichungen.- 4.3.2.3 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der diskreten Darstellung von Körpern.- 4.4 Verfahren zur Kollisionserkennung bei bewegten Körpern.- 4.4.1 Diskretisierung der Bewegungsbahn.- 4.4.2 Hüllkörpergenerierung.- 4.4.3 Analyse des Verlaufs der minimalen Distanz.- 4.5 Bewertung der Verfahren.- 5 Distanzfelddarstellung von Körpern.- 5.1 Grundlagen der Distanzfeldbeschreibung.- 5.1.1 Geometrisches Gedankenmodell.- 5.1.2 Anforderungen an ein mathematisches Modell.- 5.2 Distanzfelder realer Körper.- 5.2.1 Körper 1. Ordnung.- 5.2.2 Körper 2. Ordnung.- 5.2.3 Körper höherer Ordnung.- 5.2.3.1 Anforderungen an Gleichungen höherer Ordnung.- 5.2.3.2 Auswahl möglicher Gleichungen höherer Ordnung.- 5.2.4 Zusammengesetzte Körper.- 5.3 Eigenschaften von Distanzfeldern.- 6 Kollisionsalgorithmen.- 6.1 Beschreibung der Kollision.- 6.2 Eigenschaften der Kollisionsgleichung.- 6.3 Lösung der Kollisionsgleichung.- 6.3.1 Prinzipielle Verfahren zur Minimumsbestimmung.- 6.3.2 Verfahren zur Minimumsbestimmung bei nicht unimodalen Kollisionsgleichungen.- 6.3.3 Optimierung von Iterationsverfahren.- 7 Kollisionserkennung bei bewegten Körpern.- 7.1 Problemanalyse.- 7.1.1 Voraussetzungen.- 7.1.2 Lösungsprinzip und Aufgabenanalyse.- 7.2 Verfahren zur Analyse der Distanzkurve.- 7.2.1 Distanzbestimmung.- 7.2.2 Näherung der Distanzkurve.- 7.2.3 Minimumsbestimmung der genäherten Distanzkurve.- 8 Realisierung.- 8.1 Analyse von Kollisionsfällen an einer Wälzfräsmaschine.- 8.1.1 Kollisionsursachen.- 8.1.2 Kollisionen.- 8.1.3 Kollisionsfälle und Kollisionskörper.- 8.2 Programm- und gerätetechnische Umsetzung.- 8.2.1 Umsetzung mathematischer Algorithmen.- 8.2.2 Beauftragbare Funktionen.- 8.2.3 Einbindung in das bestehende Steuerungssystem.- 8.3 Ergebnisse.- 9 Zusammenfassung.- Schrifttum.