CN112632691A - 通过调整虚拟构件模型的取向来进行虚拟产品评定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于虚拟产品评定、尤其是在车辆的构件装置方面的虚拟产品评定的方法，所述方法具有：‑ 获得产品的构件的至少一个虚拟构件模型（1）；‑ 获得所述构件的额定方位信息（xt）；‑ 调整所述构件模型（1）的取向并且根据所选择的取向来确定实际方位信息（xa）；‑ 在考虑所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差（ΔRPS）的情况下，自动确定所述构件模型（1）的至少一个被改变的取向。本发明还涉及一种用于虚拟产品评定的计算机设备。

Description

通过调整虚拟构件模型的取向来进行虚拟产品评定

技术领域

本发明涉及一种用于虚拟产品评定的方法和计算机设备，其中产品尤其可以是车辆的附件装置。总的来说，本发明涉及虚拟过程优化领域并且尤其是涉及对附件的制造过程以及更准确地说将附件安装到车辆上的安装过程的虚拟优化领域。

背景技术

车辆具有大量所谓的附件，这些附件被安装到车辆结构以及尤其是车身上并且塑造车辆的外观。示例是引擎盖、全部车门和后备箱、挡泥板、保险杠等等。在车辆研发的框架内，必须确保：这些附件即使在安装状态下也满足全部例如机械和尺寸要求。公知的是：为此使用真实的所谓的主样架（Meisterbock）。该主样架是通常由金属型材制成的结构，该结构的针对连接点的方位公差非常严格，使得大小和尺寸几乎与CDA模型相对应。接着，在该结构上安装这些附件并且在参考点系统中调整这些附件的取向。以这种方式，例如可以确定：这些构件是否满足全部公差要求，是否发生不容许的变形或者是否能相对于相邻的构件以所希望的方式被定位。如果情况不是如此，则可以使构件的制造过程和/或构件的基本设计适配。

如果例如已经存在用于构件制造的工具，则这种真实的检查费时而且在相对后期的研发阶段才能被执行。因而，总的来说追求：尽可能提前地虚拟执行相对应的产品评定，以便尽可能早地识别这些构件的所需的适配。

从DE 103 57 413 A1例如公知：产生构件的CAD模型并且基于这些模型来模拟这些构件的装配情况。在此，例如可以模拟由于装配边界条件和/或在装配期间所执行的接合过程而引起的几何形状变化。也可以执行公差分析，其中构件的装配方位在容许的公差内发生变化，以便控制与相邻构件的不符合期望的碰撞的风险。只有这样，在构件方位相对应地发生变化了之后，才接着借助于所谓的替代模型也确定可能发生的变形，这些替代模型对这些构件的外力作用的影响进行建模。

装配方位的变化（这通常也被称作调整构件的取向）通过调整相对应的虚拟模型的取向手动地来进行。紧接着对可能发生的变形的确定被用于使构件的基本设计适配。此外，DE 103 57 413 A1的另一重要思想是：通过测量真实制造的构件来验证并且使虚拟构件模型以及也包括替代模型适当地适配。

即，整体上，该教导的特点在于像以前一样需要的手动操作花费高。为了获得足够的精度，需要真实的构件测量，这需要这些构件存在并且因此需要对工具的提前制造。

发明内容

因而，本发明的任务是：尤其是针对车辆研发并且还尤其是针对车身的附件以及车身部分本身来改善并且优选地加快产品评定和/或降低产品评定的成本。尤其是，当前的虚拟解决方案相对于物理上的产品评定而言提供了更高的重复精度以及更灵活的分析途径，因为案例研究或变体计算可以比物理构件的新设计或修改设计明显更快地被执行。

该任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的扩展方案在从属权利要求中说明。易于理解的是：全部开头所提及的阐述和特征也可适用于本发明或在本发明中被规定。

按照本发明，已经认识到：除了已经阐述的缺点之外，没有用于确定在上级产品之内的适当的取向（也就是说装配位置或也包括装配方位）的方法程序供支配。尤其是，应该使操作人员尽可能减少手动输入，而到目前为止情况并非如此。作为替代，本发明提出：尤其是考虑到当前方位（即三维位置和方向）与所希望的方位的偏差，自动确定并计算虚拟构件模型的（优选地沿着或绕着全部六个空间自由度的）取向。即，换言之，可以考虑实际方位与额定方位之间的偏差并且基于此来使取向受计算机控制地适当地适配。那么，操作人员不必在监控所要遵循的公差极限的情况下将构件模型手动地嵌入到上级产品模型中并且在那里调整构件模型的取向。作为替代，优选地自动向该操作人员建议适当的取向和/或在虚拟构件模型中自动实现该取向。

按照优选的实施方式，所描绘的额定-实际偏差可以被减小到最低限度，例如借助于优化计算和/或优化算法来被减小到最低限度。按照同样优选的实施方式，也可以在考虑构件模型的应力状态（即变形状态）的情况下确定适当的取向。那么，尤其可以不仅使所描绘的额定-实际偏差减小到最低限度，而且使相对应的应变状态减小到最低限度。以这种方式，可以确定构件的取向，该取向尽可能精确地占据额定取向，但是同时也减小在装配时出现的构件应力并且优选地使在装配时出现的构件应力减小到最低限度。为此，也可以执行优化计算。在此，可以考虑并利用与车身的连接点（例如螺丝孔）的移动自由空间，作为边界条件。同样可以考虑并利用：如果对于与所希望的额定取向的一定的偏差来说应力尽可能微小，则这些偏差能被容忍。以本身公知的方式，被装配的构件的应力可能由于自重造成要不然可能由于将构件安装到上级产品上而造成，其中这些构件的连接点必须相对于彼此移动并且因此处在其间的构件结构变形。

本发明尤其可以在将附件或者一般来说构件安装到虚拟主样架上的虚拟安装过程的框架内被执行，这些附件或者一般来说构件应通过本文中所描绘的类型的连接点来被调整取向。即事先可以模拟到目前为止真实执行的过程，其中附件被安装在基本车辆结构（该基本车辆结构应等同于上级产品）上，以便例如确保这些附件的配合精度和不变形。

本发明可以借助于一种计算机设备来被实施，优选地全自动地要不然在仅仅有限的用户输入的情况下被实施。例如，本文中所描绘的全部方法措施或者也包括方法步骤都可以自动被执行，但是必要时可以由用户来触发或检查。例如，用户可以笼统地指定哪个构件当前应关于其装配情况被验证。用户必要时也可以指定该构件应该被嵌入在上级产品（例如CAD模型、所测量的主样架或所模拟的车身）的哪个区域，并且必要时也可以限定粗略的初始取向。然而，接着可以优选地自动确定构件的适当的取向并且因此确定构件的装配方位，其中本文中所描绘的优化计算可以被执行或者通常额定-实际方位偏差以及应力状态被减小并且必要时也被减小到最低限度。

按照该方法来考虑的虚拟构件模型可以不是理想的或没有误差的构件模型。作为替代，可以是有公差的构件模型和/或可以是已借助于经模拟的制造过程来产生的构件模型。即，以这种方式可以特别逼真地接近稍后的真实安装过程，其中同样使用有公差并且非理想的构件。但是，原则上同样可能的是：根据对真实构件的测量来产生构件模型，例如借助于对这些真实构件的三维坐标测量来产生构件模型。

本发明尤其提出了一种用于虚拟产品评定的方法，其中产品尤其可以是车辆并且尤其还可以是车辆的构件（附件）装置。该方法可包括如下步骤：

- 获得产品的构件（例如车辆的附件）的至少一个虚拟构件模型（例如CAD模型或者FEM）；

- 获得构件或构件模型的额定方位信息、优选地在预先确定的参考坐标系中的额定方位信息；

- （虚拟）调整构件模型（例如在虚拟产品模型（例如虚拟车辆模型）中和/或在参考坐标系中）的取向，并且根据所选择的取向来确定实际方位信息；

- 在考虑实际方位信息与额定方位信息的偏差的情况下，自动确定或者换言之计算（尤其是基于优化计算）构件模型的至少一个被改变的取向。

本文中所提及的全部方位信息都可以在参考坐标系中被确定或相对于该参考坐标系被限定。方位信息通常可以描述构件模型或构件的三维方位、即该构件模型或该构件的三维位置和三维方向。换言之，通过方位信息可以限定构件或构件模型的全部六个空间自由度。

额定方位信息例如可以通过构件在上级产品中的所希望的并且优选地没有误差的理想取向来限定。可以涉及如下方位，在该方位的情况下，构件遵循全部所容许的变形极限、满足全部所要求的间隙尺寸和/或满足全部其它要求。

按照该方法，为了获得虚拟构件模型，可以加载这种构件模型，例如从存储器中加载这种构件模型。例如，如果用户已经识别出所要调整取向的构件，则也可以向相对应的存储装置请求该构件模型。相同的情况适用于额定方位信息，这些额定方位信息尤其可以按照所获得的构件模型从存储器中被读取。

对构件模型的初始调整取向可以通过以例如按照标准预先给定的（例如构件坐标系相对于参考坐标系的）取向占据参考坐标系中的预先确定的位置来自动被执行。替选地，操作人员可以至少粗略地初始调整构件模型的取向。接着，实际方位信息可以优选地在参考坐标系中自动被确定，例如依据本文中所阐述的预先确定的参考点来自动被确定。

所述被改变的取向可以借助于下文所阐述的优化算法来被计算。通常，在此可以确定：构件的哪个自由度以及尤其是其中的哪个可能的参考点应该以何种方式发生方位变化，以便减小额定-实际偏差。尤其是可以将所述被改变的取向实现为使得额定-实际偏差被减小或者甚至被减小到最低限度。但是，额定-实际偏差由于取向适配而通常也可至少处在预先给定的可接受的为例如小于1mm以及例如+/-0.0mm的公差宽度之内。

例如，通过以计算机辅助的方式来计算所述被改变的取向，可以实施所述被改变的取向。

在确定所述被改变的取向的情况下，也可以考虑构件模型的机械连接点，如下文所阐述的那样。尤其可以考虑：这些机械连接点必须与上级产品的对应的连接点达到一致，例如以便实现预先确定的相对布置并且尤其是实现与上级产品的重合和/或与上级产品的同中心的布置。例如可以涉及钻孔，这些钻孔必须与产品或车身的对应的钻孔达到重合。但是，在这种情况下，也可以容许关于所描绘的相对布置的精度方面的一定的公差。接着，视所选择的具体取向而定和/或视与理想的相对布置的偏差而定，例如可能出现下文所阐述的应力状态。

按照一个扩展方案规定：能基于实际方位信息来确定构件模型的应力状态，并且也在考虑该应力状态的情况下确定构件模型的被改变的取向。

在这种情况下，构件模型尤其可以是FEM（有限元模型）并且该应力状态可以借助于该FEM来被确定。接着，视所选择的取向而定，例如自重可能产生不同的影响，并且可能出现其它应力状态。由于如下情况，也可能出现其它应力状态：机械连接点然后相对于在上级产品上（例如在车辆上）的对应的连接点不一样地被取向并且将构件安装在产品上接着为了例如使这些连接点同中心地布置而需要一定的变形。

取向尤其可以被改变为使得应力状态被减小并且优选地被减小到最低限度。在此，也可以重新考虑遵循连接点的所希望的相对布置和/或对方位信息的额定-实际偏差的通常所希望的减小，作为附加的边界条件。

通常，可以随机或者基于规则地（例如借助于优化算法）改变取向并且接着可以分别计算偏差和/或应力状态。这可以频繁地进行，直至发生额定-实际偏差和/或应力状态的所希望的减小（例如找到了优选地全局最小值）。优选地，借助于下文所阐述的优化计算来确定所述被改变的取向。为了确定所希望的取向，可以改变机械连接点（接合点）的方位，例如在优化计算的框架内改变机械连接点（接合点）的方位。

概括来说，可以规定：将取向改变为使得应力状态减小并且实际方位信息与额定方位信息的偏差处在可接受的取值范围（或者也包括容许的公差范围，如上文所阐述的那样）之内。该取值范围例如可以小于1mm并且优选地为+/-0.05mm。

一个扩展方案规定：基于优化问题的解来改变取向，其中应该将实际方位信息与额定方位信息的偏差以及应力状态作为目标函数减小到最低限度。针对这种优化问题的示例在下文被阐述，尤其是依据公式6来被阐述。但是，也可以规定：在不考虑该应力状态的情况下求解优化问题并且只用该目标函数来减小额定-实际偏差。为此，例如可以使用下文所阐述的公式4。以本身公知的方式，该优化问题可以借助于常用的优化算法来被求解。

一个扩展方案规定：依据参考点系统（RPS）来限定方位信息。以本身公知的方式，参考点系统可以唯一地确定构件或构件模型的方位、尤其是相对于参考坐标系的方位，该参考坐标系通常也可以是全局坐标系（例如全局车辆坐标系）。这些参考点可以固定地被分配给构件。例如，如果首先模拟构件的制造过程并且紧接着模拟对构件模型的装配和调整取向，则这些参考点可以通过不同的模拟级或者模拟应用来被保留。优选地，针对每个构件规定至少六个参考点，其中例如在构件模型的三个不同侧面上分别可能存在至少一个参考点。

按照另一实施方式，还在考虑构件（或构件模型）的移动边界条件的情况下确定所述被改变的取向。这些移动边界条件例如可以根据相邻构件的尺寸来得出或者通常可以根据对于该构件或构件模型来说可支配的装配空间来得出。替代移动边界条件，也可能会说位移边界条件、移动自由度或者移动自由空间。

按照一个变型方案，移动边界条件可以适用于构件模型并且特别是适用于该构件模型的参考点。视参考点而定，例如可以预先给定至少一个容许的和/或至少一个不容许的空间自由度，作为移动边界条件。为此，可以（例如在同一有限元中或在同一有限元上）在参考点或至少靠近参考点处限定有限元模型的节点，并且可以针对这些节点预先给定相对应的位移边界条件。

额定-实际偏差可以在考虑这些移动边界条件的情况下通过求解本文中所描绘的类型的优化问题来被减小。尤其可以规定：使本文中所描绘的类型的机械连接点在空间上固定（也就是说例如借助于那里的移动边界条件以及尤其是位移边界条件来阻止这些机械连接点的移动）。而在考虑参考点的移动边界条件的情况下可以使这些参考点的坐标发生变化，例如直至在优化问题的框架内找到了额定-实际偏差和/或应力状态的至少局部最小值。

已经表明：利用该方案，尤其是能可靠地检测形状稳定的构件的装配情况，例如因为构件在这些参考点上的变形相对微小。

替选地，还可以规定：基于构件模型的机械连接点相对于产品模型的移动自由度来确定移动边界条件。这些机械连接点可以是构件模型的如下点，在这些点处应该构造与上级产品的机械连接（尤其是借助于工具和/或接合过程来建立的连接）或者预先确定这些点用于构造这些机械连接。在没有进一步构造力配合和/或形状配合的情况下的简单的安放不能视为机械连接。在此可以考虑：这些连接点必须与上级产品的对应的连接点达到上文已经讨论过的预先确定的相对布置（例如以便可以构造螺丝连接）。就这方面来说，构件模型的机械连接点的移动自由度可以受限制，并且构件整体上不能任意地被调整取向（也就是说不能任意地远离产品模型的对应的连接点）。

一个扩展方案规定：基于构件的有限元模型（FEM）来确定应力状态，而且尤其是其中给这些机械连接点分别分配有限元模型的节点，并且通过相应的节点（即被分配给相应的机械连接点的节点）的位移边界条件来限定移动自由度。

有限元模型通常可以是构件模型，即也可以是最初获得的构件模型。替选地，可以获得CAD模型，并且可以基于该CAD模型来产生有限元模型。以本身公知的方式，有限元模型通常由有限元（与微积分不同，这些有限元是有限小的元素）组成，这些有限元经由节点来彼此连接。可以给这些节点分配位移边界条件，这些位移边界条件导致相对应的移动、变形和位移可能性。通过为这些机械连接点规定单独的节点并且限定这些机械连接点的位移边界条件，提供了一种高效的方式，以便（尤其是在与产品模型的对应的连接点的可连接性要像以前一样遵循的情况下）测定并且尤其是自动确定用于调整构件的取向的可能性。尤其是，经此可以减少用于找到适当的被改变的取向的计算时间。

该方法还规定：（例如借助于敏感性分析、基于所谓的拉丁超立方体采样（Latin-Hypercube Sampling）和利用下文的根据皮尔逊（Pearson）的公式8或者同样利用根据斯皮尔曼（Spearman）的等级相关来对相关系数的计算）确定这些连接点的移动自由度对实际方位信息与额定方位信息的偏差的影响。尤其可以确定这些连接点的坐标的变化对额定-实际偏差的影响，所述变化相对应地受到供支配的移动自由度限制。

那么，在确定被改变的取向的情况下，通常可以只考虑其影响高于最小极限的那些移动自由度（即例如可以只沿着这些相对应的移动自由度或借助于这些相对应的移动自由度来改变取向）。例如，可以只考虑10个最富有影响的连接点或移动自由度。这减少了优化参数（或者更准确地说优化问题的输入参数）的数目，使得上文所描绘的优化问题的求解可以被简化。与对优化计算的执行无关地，以这种方式也可以快速找到经改善的取向，因为更少的参数须发生变化。

本发明也涉及一种计算机设备（例如包括至少一个处理器装置），用于执行虚拟产品评定、尤其是对车辆的附件装置的虚拟产品评定，其中该计算机设备被设立为：

- 获得（和/或从该计算机设备的存储器中读取）产品的构件的至少一个虚拟构件模型；

- 获得或确定构件的额定方位信息（例如在预先确定的参考坐标系中）；

- 调整构件模型的取向并且根据所选择的取向来确定实际方位信息；

- 在考虑（优选地应力状态以及）实际方位信息与额定方位信息的偏差的情况下，自动确定构件模型的至少一个被改变的取向。

该计算机设备通常可以被设立为：执行按照任何本文中所描绘的方面的方法。该计算机设备尤其可具有任何扩展方案和特征，以便可以提供全部方法措施或方法步骤。该计算机设备通常可以通过实施如下程序指令和/或算法来被设立，所述程序指令和/或算法用于实施这里所描绘的措施。尤其可以基于由该计算机设备实施的优化算法来确定所述被改变的取向。

附图说明

在下文，本发明依据随附的示意图来予以阐述。

图1和图2示出了根据现有技术的参考点系统，如在本文中所描绘的解决方案中优选地投入应用的那样；这些附图基于如下参考文献：Rai, B.；Shenglan, L.的RPSAlignment of Automotive Body Parts in Virtual Assembly and DeviationAnalyses，国际科学与工程研究杂志（International Journal of Scientific &Engineering Research），2016年；

图3和图4示出了挡泥板模型连同其机械连接点和参考点在内，作为构件模型的示例；

图5示出了图3和图4中的挡泥板的机械连接点的详细视图；

图6示出了按照本发明的方法的流程图。

具体实施方式

在图1和图2中示出了示例性的虚拟构件模型1的参考坐标系。该构件模型示意性地构造为立方体，但是也可以是下文的挡泥板。也示出了参考坐标系2，该参考坐标系例如可以是上级产品模型以及尤其是车辆模型的全局坐标系。

示出了：多个参考点P分布在构件模型1的不同侧面并且在当前情况下分布在构件模型1的至少三个不同侧面上。以此方式来逐渐限制构件模型1的自由度的可能的取值范围。换言之，在构件模型1的参考坐标系2中通过这些参考点P的方位来唯一地限定模拟1的空间方位（即位置和方向）。

在图1中详细示出了各个参考点P并且依据图2来阐述这些点P的额定坐标与实际坐标的偏差。这些附图呈现了在现有技术中已经得以应用的基本原理。

首先参考图1示出了：三个点P1-P3布置在构件模型1的共同的平面内或布置在构件模型1的共同的侧面。点P1-P3限定了基准平面，该基准平面在所示出的情况下阻止沿y方向的平移移动（也就是说使沿y的自由度固定）以及也阻止绕着x和z轴的旋转自由度。处在共同的侧面并且尤其是处在与基准平面成角度并优选地垂直于基准平面走向的平面上的其它参考点P4-P5使沿z的平移自由度固定以及使绕着y轴的旋转或方向固定。其余的还未被限制的自由度（沿x的平移）通过点P6来被限制。该点P6处在与上文的两个平面成角度并且优选地垂直于这两个平面地走向的平面上。对参考点P的这种限定是用于限定三维对象的空间方位的参考点P的最小数目，其中参考点P按照所谓的3-2-1规则来分布。也可以规定明显更多个参考点P，如下文还示出的那样。

参考图2示出了：模型1的额定方位可能不同于实际方位，例如由于在自重下的变形或由于特定装配情况所引起的变形而可能不同于实际方位。示例性地，在此示出了参考点P6的额定-实际偏差，其中偏离的实际参考点用P6a来表示。看出：存在沿着x轴的偏差，其中额定位置用xt来表示而实际位置用xa来表示。实际参考点P6a的坐标通过将P6的额定坐标投影到实际的构件模型的表面上、更确切地说优选地沿着平面P6上的法线方向投影到实际的构件模型的表面上来获得。接着，额定-实际偏差可以作为相对应的坐标xt与xa之差来被求得。在此应考虑：按照一个通常优选并且常用的限定，参考点P能分别沿至少一个指定方向自由挪动或沿该方向限定为可挪动的轴承。原因在于：这些参考点分别只应该限制并且固定沿着上文依据图1所阐述的轴或者绕着这些轴的方位。就这方面来说，也仅针对为此所规定或限定的参考点P6确定沿x的平移偏差，但是并不针对其它不能沿x挪动的点P确定沿x的平移偏差。

通常，可以按照下文的公式1来确定相对应的额定-实际偏差：

在图3和图4中示出了按照真实的应用情况的构件模型1。该构件模型是挡泥板的模型并且更准确地说是有限元模型（FEM）。该模型应该被安装在未单独示出的车辆或车身的上级产品模型上，在该上级产品模型上也可以安装多个其它附件或者在产品评定的框架内还安装多个其它附件。在此，整个过程可以虚拟地进行和/或借助于图3中的象征性地录入的计算机设备100自动进行。示出了所选择的机械连接点10的位置，这些机械连接点应该与车身结构（或其虚拟模型）的对应的连接点连接。为此，这些连接点10例如必须与这些对应的连接点在所容许的公差之内达到重合。接着，例如也可以在真实条件下实现螺丝连接。连接点10可以是钻孔、锁扣突出部或者诸如此类的。

在图4中还录入了参考点P。这些参考点分别通过自己的编号来被标识（从001至105）。还表征如下含义，即例如是涉及用大写字母来标注的主参考点还是涉及所谓的辅助参考点（小写字母）。后者可以以公知的方式用于检测局部变形。相应所属的以其来规定模型的x、y、z轴也被标注。对这些参考点P的限定可以取决于构件模型地事先进行并且原则上在现有技术中公知。这些参考点P可以作为模型数据记录的组成部分来被存储并且接着根据需要来被读取。

在图5中，示出了图3中的构件模型1的详细视图。更准确地说，示出了如下片段，该片段包括以留空部的形式的连接点10。该留空部例如可以被用于构造螺丝连接。也勾画出了有限元模型的交联。可选地，这些螺丝连接可以借助于替代元件还更逼真地被建模，其方式是例如集成拧紧扭矩。

留空部以及因此连接点10的几何中心被限定为该交联或上级有限元模型的附加的节点。在该点处也录入参考坐标系3，而且可以以本身公知的方式来限定位移边界条件，这些位移边界条件限定了绕着和沿着该参考坐标系3的轴的容许的移动。绕着和沿着这些轴的这些容许的移动的程度也可以被预先给定。该程度例如可以通过在连接点10相对于在车身上的未示出的对应的连接点的相对布置时的容许的公差来被限定。

现在，依据图6和下文的公式，阐述用于确定被改变的取向以及尤其是最佳的取向的可能的计算方式，其中额定-实际偏差、但是也包括构件模型1的应力状态以所希望的方式被减小。在措施S1中，首先列出下文的按照公式2的向量。其中，每个点（该点也可具有一定的二维伸展（例如可以是钻孔））的平移自由度用x、y、z来表示而三个旋转自由度用α、β、γ来表示。连接点10的数目用n来表示并且示例性地涉及9个（也参见图3）。因此，在按照公式2的向量之内得出54个录入项或自由度。

在措施S2中，(例如基于模拟状态，如图3和图4中所示)确定构件模型1在参考坐标系2 中的取向。在这种情况下，通过图4中的参考点P的坐标来限定实际方位。额定方位(或额 定方位信息)从计算机设备100的存储器中被读取并且在那里例如被寄存在数据库中和/或 能根据理想的虚拟车辆模型来被确定。接着，针对图4中的参考点P中的每个参考点，确定 上文一般依据图2来阐述的偏差ΔRPS，如也在公式1中限定的那样。因而，针对全部参考 点P(m＝11)，可以确定按照下文的公式3的向量δ。

δ^T＝(ΔRPS₁，...，ΔRPS_m) 公式3

该向量可以是所执行的将构件模型1装配到上级车辆模型中的装配模拟的一般性的输出向 量。

现在，在下文阐述了用于改变取向的做法。为此，在措施S3中限定和求解按照下文的公式6的优化问题。该公式根据下方重现的公式4来推导出，按照下文的公式5的值Φ被用到该公式4中。

首先，公式4把应该将如其依据图3所阐述的那样的偏差减小到最低限度限定为初始优化问题。为此，按照相对应的公式4来限定目标函数。上文所阐述的类型的全部偏差ΔRPS被2次方并且接着被乘以加权因子w，该加权因子可选但优选。相对于辅助参考点P而言，加权因子w可以对上文所阐述的主参考点P更强烈地加权。为了关于所获得的量纲或单位的检查可能性，可选地可以补充系数s作为比例因子。该系数特别是在下文所补充的公式5的框架内是有意义的，其中偏差ΔRPS的量纲（通常以毫米为单位）和应力（通常以帕斯卡（Pascal）为单位）应该被统一。

从公式5中看出：每个值

都分配有下限

和上限

并且因此具体的值

处在这些极限之间或者最大可以对应于这些极限。经此来考虑：连接点10的方位由于上文所描绘的所需的相对于在车辆上的对应的布置点的相对布置而并不能任意发生变化。

原则上，借助于公式4可以适当地改变取向并且也可以在考虑布置点10的受限制的 移动自由度的情况下将额定-实际偏差减小到最低限度。为此，在下文的S5中，例如迭代地 选择在所提到的极限之内的

值，据此分别得到被改变的取向，并且接着确定所属的偏差 ΔRPS。这可以进行到直至找到局部或全局最小值为止。不过，这可能导致：找到其中构件 模型1的应力状态不符合期望地被提高的解。

因此，一个优选的扩展方案规定：在措施S3的框架内，也确定并考虑构件模型1的应力状态。具体地，作为另一可选的措施，限定：额定-实际偏差ΔRPS允许在为+/-0.05mm的取值范围内发生变化，以便这些额定-实际偏差仍被视为可接受。但是，另一方面，应力应该尽可能微小。

在根据公式7的表达式应被用到其中的下文的公式6中，应力状态以本身公知的方式作为根据冯·米塞斯(vonMises)的比较应力来被计算，更确切地说作为在构件模型1之内的全部要素的0.95分位数σ_Q95来被计算。经此，奇点的影响被限制。在下文重现了按照 图6的相对应的目标函数：

即以这种方式可以将应力减小到最低限度，而同时也可以减小额定-实际偏差或额定- 实际偏差至少可以处在上文所阐述的容许的取值范围内。

在可选的也能在S3或至少对S3的求解之前被执行的措施S4中，通过准备措施来简化对所描绘的优化问题的求解。更准确地说，考虑：输入向量

包括数目多的变量(即54个)，这些变量首先使优化问题显著变得困难。因而，借助于所谓的拉丁超立方体采样(Latin-Hypercube Sampling，LHS)来执行敏感性研究，以便确定这些变量对例如按照上文的公式3的额定-实际偏差有哪些影响。该做法在数学方面原则上公知并且因而没有详细地被阐述。但是，以这种方式可以确定这些变量中的一个变量的哪些变化与额定-实际偏差的哪些变化特别强烈地相关。即形象地说可以确定其被改变的方位对额定-实际偏差影响最大 或提供最大的改善潜力的那些连接点10。可以以本身公知的方式根据皮尔逊按照下文的公 式8来进行相关确定，其中l是样本数目。为了简化的目的，在这种情况下将相关假定为线 性。还可以根据斯皮尔曼来计算等级相关，然而在当前示例中，即使根据该方法不以线性关 联为前提条件，这些等级相关也提供几乎相同的结果。

结果是，在步骤S4中可以只进一步考虑其对额定-实际偏差影响最大或其影响高于所 规定的最小极限的那些变量。例如，可以仅考虑影响最大的10个变量。

在随后的步骤S5中，接着可以完整求解优化问题(即尤其是上文的公式6)。为此，尤其可以使用所谓的序列二次规划(Sequential Quadratic Programming，SQP)算法，该序列 二次规划算法基于拟牛顿(Quasi-Newton)法。因为在步骤S4中已减少了所要考虑的(有影响的)变量的数目，所以该优化问题的解相对应地被简化。

附图标记列表

1 构件模型

2、3 参考坐标系

10 连接点

P 参考点

xt 额定方位信息

xa 实际方位信息

ΔRPS 额定-实际偏差

RPS 参考点系统

w1*、w2* 目标函数

移动边界条件。

Claims (10)

1.一种用于虚拟产品评定、尤其是在车辆的构件装置方面的虚拟产品评定的方法，所述方法具有：

- 获得产品的构件的至少一个虚拟构件模型（1）；

- 获得所述构件的额定方位信息（xt）；

- 调整所述构件模型（1）的取向并且根据所选择的取向来确定实际方位信息（xa）；

- 在考虑所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差（ΔRPS）的情况下，自动确定所述构件模型（1）的至少一个被改变的取向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于：

- 基于所述实际方位信息（xa）来确定所述构件模型（1）的应力状态；并且

- 也在考虑所述应力状态的情况下确定所述构件模型（1）的所述被改变的取向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述取向被改变为使得所述应力状态减小并且所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差处在可接受的取值范围之内。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于优化问题的解来改变所述取向，其中应该将所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差以及也包括所述应力状态作为目标函数（w1*、w2*）减小到最低限度。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，依据参考点系统（RPS）来限定额定和实际方位信息（xt、xa）。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，还在考虑所述构件的移动边界条件（

^l、

^u）的情况下确定所述被改变的取向。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述构件模型（1）的机械连接点（10）相对于产品模型的移动自由度来确定所述移动边界条件（

^l、

^u）。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述构件的有限元模型来确定所述应力状态，而且尤其是其中给所述机械连接点（10）分别分配所述有限元模型的至少一个节点，并且通过相应的节点的位移边界条件来限定所述移动自由度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，确定所述连接点（10）的移动自由度（

^l、

^u）对所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差（ΔRPS）的影响，并且在确定被改变的取向的情况下只考虑其影响高于最小极限的那些移动自由度。

10.一种计算机设备（100），用于执行虚拟产品评定、尤其是在车辆的构件装置方面的虚拟产品评定，所述计算机设备被设立为：

- 获得产品的构件的至少一个虚拟构件模型（1）；

- 获得所述构件的额定方位信息（xt）；

- 调整所述构件模型（1）的取向并且根据所选择的取向来确定实际方位信息（xa）；

- 在考虑所述实际方位信息（xa）与所述额定方位信息（xt）的偏差（ΔRPS）的情况下，自动确定所述构件模型（1）的至少一个被改变的取向。

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