DE102005023650B4

DE102005023650B4 - Method and device for simulating a movement sequence

Info

Publication number: DE102005023650B4
Application number: DE102005023650A
Authority: DE
Inventors: Lina Dr. Longhitano
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-05-21
Filing date: 2005-05-21
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-05-22
Also published as: WO2006125569A2; WO2006125569A3; DE102005023650A1

Abstract

Verfahren zur Simulation eines Bewegungsablaufs von Bestandteilen eines technischen Systems,
wobei das technische System eine Aufspannvorrichtung und ein Werkstück, das temporär in der Aufspannvorrichtung fixiert wird, umfaßt,
wobei sich mindestens zwei Bestandteile des technischen Systems während des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen,
für jeden Bestandteil des technischen Systems
– jeweils ein rechnerverfügbares dreidimensionales Konstruktionsmodell und
– eine rechnerverfügbare Beschreibung der räumlichen Bewegung, die der Bestandteil während des Bewegungsablaufs ausführt,
vorgegeben werden,
wobei jede Bestandteil-Bewegungs-Beschreibung eine Festlegung, aus welchen einzelnen Translations- und/oder Rotationsbewegungen die räumliche Bewegung des Bestandteils besteht, umfaßt,
und jedes Bestandteil-Konstruktionsmodell die Information umfaßt, ob der Bestandteil ein starrer Körper ist oder nicht,
und das Verfahren die Schritte umfaßt, die automatisch unter Verwendung einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden, daß
– analysiert wird, welche Bestandteile sich während der räumlichen Bewegungen des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen und welche nicht,
– wobei festgestellt...Method for simulating a movement sequence of components of a technical system,
the technical system comprising a jig and a workpiece temporarily fixed in the jig,
wherein at least two components of the technical system move relative to one another during the course of the movement,
for each component of the technical system
- Each a computer-available three-dimensional design model and
A computer-accessible description of the spatial movement that the component performs during the course of the movement,
be predefined
wherein each constituent motion description comprises a determination of which individual translational and / or rotational motions comprise the spatial movement of the constituent,
and each constituent design model includes the information as to whether the constituent is a rigid body or not,
and the method comprises the steps performed automatically using a data processing system
Analyzing which components move relative to each other during the spatial movements of the movement sequence and which do not,
- where found ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines Bewegungsablaufs von Bestandteilen eines technischen Systems. Das technische System ist beispielsweise eine Fertigungsanlage. Die Simulation wird durchgeführt, um den Bewegungsablauf zu untersuchen, ohne Versuche an einer realen Fertigungsanlage durchführen zu müssen.The The invention relates to a method and a device for simulation a sequence of movements of components of a technical system. The technical system is for example a production plant. The simulation is carried out to study the movement, without attempts at a real one Perform manufacturing plant to have to.

Aus US 2003/0004908 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines Bewegungsablaufs von Bestandteilen eines technischen Systems bekannt. Das Verfahren wird mit dem Ziel durchgeführt, eine Reihenfolge zu ermitteln, in der sich ein technisches System in seine Bestandteile zerlegen läßt. Für jeden Bestandteil wird jeweils ein rechnerverfügbares Konstruktionsmodell vorgegeben. Weiterhin werden mögliche Bewegungsrichtungen bei der Zerlegung vorgegeben. Gruppen von Bestandteilen werden generiert. Jede dieser Gruppen läßt sich nicht durch lineare Bewegungen in ihre Bestandteile zerlegen.Out US 2003/0004908 A1 discloses a method and a device for simulation a sequence of movements of components of a technical system known. The procedure is carried out with the goal, a Determine the order in which a technical system is located in disassemble its components. For each Each component is a computer-available design model specified. Furthermore, possible Movement directions specified during the decomposition. Groups of ingredients are generated. Each of these groups can not be solved by linear Disassemble movements into their components.

In DE 19900884 A1 werden ein System und ein Verfahren beschrieben, um einen realen technischen Prozeß durch virtuelle Anlagenmodelle zu visualisieren. Für die virtuellen Anlagenmodelle werden Prozeßparameter vorgegeben, z. B. die Befüllung eines simulierten Tanks. Mit den virtuellen Anlagenmodellen wird der technische Prozeß visualisiert.In DE 19900884 A1 describe a system and a method to visualize a real technical process through virtual plant models. For the virtual plant models, process parameters are specified, eg. B. the filling of a simulated tank. The technical process is visualized with the virtual plant models.

In DE 10018704 A1 wird vorgeschlagen, die Simulation eines technischen Prozesses mit der Darstellung der Simulation zu verbinden. Das Simulationsmodell wird mit rechnerverfügbaren parametrierbaren dreidimensionalen Objekten verknüpft. Diese dreidimensionalen Objekte veranschaulichen den Ablauf der Simulation.In DE 10018704 A1 It is proposed to combine the simulation of a technical process with the representation of the simulation. The simulation model is linked to computer-accessible configurable three-dimensional objects. These three-dimensional objects illustrate the course of the simulation.

Das in DE 10226198 A1 beschriebene Verfahren sieht vor, die Bestandteile einer Fertigungsanlage durch rechnerverfügbare Objekte zu beschreiben. Diese Objekte beschreiben z. B. die Geometrie und die Kinematik der Bestandteile. Mit diesen Objekten wird ein digitales Modell aufgebaut und in eine Simulationsumgebung eingebunden. Die Simulationsumgebung wird mit Steuerungsdaten versorgt, und die Umgebung simuliert Bewegungsabläufe der Fertigungsanlage.This in DE 10226198 A1 described method provides to describe the components of a manufacturing plant by computer-accessible objects. These objects describe z. B. the geometry and the kinematics of the components. With these objects, a digital model is built and integrated into a simulation environment. The simulation environment is supplied with control data and the environment simulates motion sequences of the production plant.

Auch in DE 10258655 A1 werden Bestandteile einer technischen Anlage durch rechnerverfügbare Modelle beschrieben. Bewegungsabläufe der Bestandteile der Anlage werden mit diesen Modellen simuliert.Also in DE 10258655 A1 Components of a technical system are described by computer-available models. Movements of the components of the system are simulated with these models.

In DE 10128015 A1 wird vorgeschlagen, eine reale Fertigungsanlage mit einem rechnerverfügbaren Modell der Anlage zu überlagern. Dieses Modell hat die Form eines „augmented reality systems".In DE 10128015 A1 It is proposed to superimpose a real production plant with a computer-accessible model of the plant. This model has the form of an "augmented reality system".

In EP 0813169 A2 wird ein Verfahren offenbart, um einen Fertigungsprozeß mit Hilfe von rechnerverfügbaren Objekten zu modellieren und zu simulieren. Bei der Simulation werden die Objekte nacheinander in einer vorgegebenen Reihenfolge animiert.In EP 0813169 A2 discloses a method to model and simulate a manufacturing process using computer-accessible objects. During simulation, the objects are animated sequentially in a given order.

Aus EP 0809214 B1 ist ein „Bilderzeugungsapparat" bekannt. Diese Vorrichtung erzeugt Bilder von Objekten, die sich in einem Raum bewegen. Die Vorrichtung ermöglicht es, die Betrachtungsrichtung und die Betrachtungsposition auf den simulierten Bewegungsablauf zu verändern.Out EP 0809214 B1 This device generates images of objects that move in a room, and the device makes it possible to change the viewing direction and the viewing position to the simulated motion sequence.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines Bewegungsablaufs von Bestandteilen eines technischen Systems bereitzustellen, die automatisch eine drohende Kollision starrer Körper erkennen und weniger Rechenzeit als die bekannten Verfahren benötigen, um die Simulation durchzuführen.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus to simulate a sequence of movements of components of a technical Systems provide automatically an imminent collision rigid body recognize and require less computing time than the known methods to perform the simulation.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Datenverarbeitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The The object is achieved by a method having the features of the claim 1 and a data processing system with the features of claim 13 solved. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Das Verfahren simuliert einen Bewegungsablauf von Bestandteilen eines technischen Systems. Dieses technische-System umfaßt eine Aufspannvorrichtung und ein Werkstück, das temporär in der Aufspannvorrichtung fixiert wird. Mindestens zwei Bestandteile des technischen Systems bewegen sich während des Bewegungsablaufs relativ zueinander.The Method simulates a sequence of movements of components of a technical system. This technical system comprises a jig and a workpiece, the temporary is fixed in the jig. At least two components of the technical system move during the course of the movement relative to each other.

Vorgegeben wird jeweils ein rechnerverfügbares dreidimensionales Konstruktionsmodell jedes Bestandteils des technischen Systems. Jedes Bestandteil-Konstruktionsmodell umfaßt die Information, ob der Bestandteil ein starrer Körper ist oder nicht.set will each be a computer-available three-dimensional design model of every component of the technical System. Each component design model includes the information whether the ingredient is a rigid body is or not.

Weiterhin wird eine rechnerverfügbare Beschreibung der räumlichen Bewegung, die der Bestandteil während des Bewegungsablaufs ausführt, vorgegeben. Jede Beschreibung der Bewegung eines Bestandteils umfaßt eine Festlegung, aus welchen einzelnen Translations- und/oder Rotationsbewegungen die räumliche Bewegung des Bestandteils besteht.Farther will be a computer-accessible Description of the spatial Movement that the ingredient during of the movement sequence, predetermined. Each description of the movement of a component includes one Definition of which individual translational and / or rotational movements the spatial Movement of the component exists.

Beim Verfahren gemäß Anspruch 1 werden mindestens die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

– Analysiert wird, welche Bestandteile sich während der räumlichen Bewegungen des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen und welche nicht.
– Bei dieser Analyse wird dann festgestellt, daß zwei Bestandteile sich nicht relativ zueinander bewegen, wenn sie dieselben Einzelbewegungen ausführen.
– Die Bestandteile des Systems werden zu Gruppen zusammengefaßt. Die Bestandteile jeder solchen Gruppe bewegen sich während des Bewegungsablaufs nicht relativ zueinander. Zwei Bestandteile verschiedener Gruppen können sich während des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen. Jeder Bestandteil des Systems gehört einer Gruppe an. Mindestens zwei Gruppen werden hierbei erzeugt.
– Für jede Gruppe wird eine rechnerverfügbare Beschreibung der räumlichen Bewegung, welche die Gruppe während des Bewegungsablaufs ausführt, erzeugt. Diese Beschreibung gilt für jeden Bestandteil der Gruppe, denn die Bestandteile der Gruppe bewegen sich während des Bewegungsablaufs nicht relativ zueinander.
– Je ein rechnerverfügbares dreidimensionales Konstruktionsmodell jeder Gruppe wird erzeugt. Dieses Konstruktionsmodell der Gruppe beschreibt mindestens die von außen sichtbaren Oberflächen der Bestandteile der Gruppe, aber nicht notwendigerweise das „Innenleben" dieser Bestandteile. Um ein Konstruktionsmodell einer Gruppe zu erzeugen, werden die vorgegebenen Konstruktionsmodelle der Bestandteile der Gruppe verwendet.
– Unter Verwendung der Bewegungs-Beschreibungen und Konstruktionsmodelle der Gruppen wird die Simulation des Bewegungsablaufs durchgeführt.

In the method according to claim 1, at least the following method steps are carried out:

- It is analyzed which constituents are selected move the spatial movements of the movement relative to each other and which not.
In this analysis, it is then determined that two components do not move relative to each other when performing the same single motions.
- The components of the system are grouped together. The components of each such group do not move relative to each other during the course of the movement. Two components of different groups can move relative to each other during the course of the movement. Each component of the system belongs to a group. At least two groups are created here.
For each group, a computer-accessible description of the spatial movement which the group performs during the course of the movement is generated. This description applies to each component of the group, because the components of the group do not move relative to each other during the course of the movement.
- One computer-available three-dimensional design model of each group is generated. This design model of the group describes at least the externally visible surfaces of the constituents of the group, but not necessarily the "inside" of these constituents.To create a design model of a group, the given design models of the constituents of the group are used.
Using the movement descriptions and design models of the groups, the simulation of the movement sequence is performed.

Die Gruppierung von Bestandteilen orientiert sich ausschließlich an den Bewegungen, die die Bestandteile während des Bewegungsablaufs durchführen. Die Gruppierung hat in der Regel nichts zu tun mit der hierarchischen Zerlegung des Systems in seine Bestandteile, die durch eine häufig sehr detaillierte Stückliste dargestellt wird. Für verschiedene Bewegungsabläufe desselben Systems können dieselben Bestandteile unterschiedlich gruppiert werden.The Grouping of components is based exclusively on the movements that make up the components during the movement carry out. The grouping usually has nothing to do with the hierarchical one Disassembly of the system into its constituents, by a frequently very detailed parts list is pictured. For different movements of the same system the same ingredients are grouped differently.

Weil eine Simulation mittels der Konstruktionsmodelle durchgeführt wird und keine realen Bestandteile des technischen Systems benötigt werden, läßt sich die Simulation durchführen, bevor die Bestandteile hergestellt werden. Fehler lassen sich frühzeitig entdecken, was Kosten gegenüber einer späteren Entdeckung am realen technischen System einspart.Because a simulation is carried out by means of the design models and no real components of the technical system are needed can be perform the simulation, before the ingredients are made. Errors can be early discover what costs are a later one Saving discovery on the real technical system.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert deutlich weniger Rechenzeit, als wenn direkt die Konstruktionsmodelle der Bestandteile für die Bewegungssimulation verwendet werden würden. Dies resultiert einerseits daraus, daß es in der Regel deutlich weniger Gruppen als Bestandteile gibt und daher bei der Simulation weniger bewegte Objekte zu berücksichtigen sind. Die geringere Anzahl der Objekte vereinfacht sowohl die Durchführung der Simulation als auch eine nachfolgende Auswertung der Simulation. Denn wenige Gruppen-Konstruktionsmodelle lassen sich leichter auswerten als die oft vielen vorgegebenen Konstruktionsmodelle der Bestandteile.The inventive method requires significantly less computing time than if the design models directly the ingredients for the motion simulation would be used. This results on the one hand from that it usually there are significantly fewer groups than constituents and therefore to consider less moving objects in the simulation are. The smaller number of objects simplifies both the implementation of the Simulation as well as a subsequent evaluation of the simulation. Because few group construction models are easier to evaluate as the often many predefined design models of the components.

Zum anderen sind die Konstruktionsmodelle der Gruppen in der Regel einfacher aufgebaut als die der Bestandteile, weil die Gruppen-Konstruktionsmodelle nur die Informationen enthalten, die für die Simulation des Bewegungsablaufs benötigt werden.To the others, the design models of the groups are usually simpler constructed as that of the components, because the group construction models only contain the information needed for the simulation of the movement needed become.

Während die Simulation des Bewegungsablaufs durchgeführt wird, wird geprüft, ob zwei Gruppen von Bestandteilen während der Simulation miteinander kollidieren oder sich – entgegen der physikalischen Realität – durchdringen. Eine Kollision oder Durchdringung von Bestandteilen während der Simulation kann daran liegen, daß die Reihenfolge, in der die Gruppen in der Simulation ihre Bewegungen ausführen, nicht zulässig ist, weil sie zu der Kollision oder Durchdringung führt. Möglich ist auch, daß eine Einzelbewegung falsch parametriert wurde. Möglich ist aber auch, daß eine Gruppierung falsch durchgeführt wurde, indem zwei Bestandteile in dieselbe Gruppe aufgenommen wurden, die sich während des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen. Symptome für solche Fehler werden durch die Kollision oder die Durchdringung automatisch entdeckt. Diese Prüfung läßt sich auch nach Beendigung der Simulation durchführen, z. B, indem der Simulationslauf protokolliert wird.While the Simulation of the motion sequence is performed, it is checked if two Groups of ingredients during of the simulation collide with each other or - contrary physical reality - penetrate. A collision or penetration of components during the Simulation may be because the order in which the Groups in the simulation to perform their movements is not allowed because it leads to the collision or penetration. It is also possible that a single movement was parameterized incorrectly. Possible But it is also that one Grouping was done wrong, by including two components in the same group, the while move the movement relative to each other. Symptoms for such Errors are caused by the collision or penetration automatically discovered. This exam let yourself also after completion of the simulation, z. B, by the simulation run is logged.

Die Beschreibung des Bewegungsablaufs einer Gruppe wird wie folgt erzeugt: Festgelegt und vorgegeben wird, aus welchen Translations- und/oder Rotationsbewegungen die räumliche Bewegung einer Gruppe besteht, welche Parameter jede Einzelbewegung (Translations- oder Rotationsbewegung) kennzeichnet Vorzugsweise wird weiterhin festgelegt und vorgegeben, wann die Bewegung der Gruppe beginnt. Möglich ist auch, eine Reihenfolge vorzugeben, in der die Gruppen sich bewegen oder die Anfangs-Zeitpunkte der Einzelbewegungen vorzugeben. Hierbei kann festgelegt werden, daß mehrere Gruppen sich gleichzeitig bewegen. Möglich ist, daß eine der Gruppen während des Bewegungsablaufs überhaupt keine Bewegung ausführt.The Description of the movement sequence of a group is generated as follows: It is determined and specified from which translation and / or Rotational movements the spatial Movement of a group consists of what parameters each individual movement (Translational or rotational movement) preferably denotes is still set and given when the movement of the group starts. Possible is also to prescribe an order in which the groups move or to specify the start times of the individual movements. in this connection can be set to several Groups move at the same time. It is possible that one of the Groups during the movement process at all does not do any movement.

Vorzugsweise ist das jeweilige Konstruktionsmodell jeder Gruppe ein vereinfachtes, das nur die für die Simulation benötigten Informationen aufweist. Beispielsweise beschreibt das Konstruktionsmodell der Gruppe nur die von außen beim Bewegungsablauf sichtbaren Oberflächen der Bestandteile der Gruppe, aber nicht ihr „Innenleben". Diese Ausgestaltung spart zusätzlich Rechenzeit ein.Preferably, the respective design model of each group is a simplified one having only the information needed for the simulation. For example, the design model of the group only describes the surfaces of the component visible from outside during the course of the movement the group, but not its "inner life." This design saves additional computation time.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.in the Below is an embodiment of the Invention closer described.

In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt das technische System eine Aufspannvorrichtung. In einer solchen Aufspannvorrichtung wird ein zu bearbeitendes Werkstück aufgespannt und dadurch temporär in einer Position fixiert, in der das Werkstück anschließend bearbeitet wird. Zur Bearbeitung gehört es z. B. daß ein Loch in das Werkstück gebohrt wird, daß Teilbereiche vom Werkstück durch Spanen entfernt werden oder daß das Werkstück gereinigt wird.In this embodiment comprises the technical system a jig. In such a Clamping device is clamped a workpiece to be machined and thereby temporarily fixed in a position in which the workpiece is subsequently machined. For processing it belongs z. B. that one Hole in the workpiece is drilled that subareas from the workpiece be removed by machining or that the workpiece cleaned becomes.

Das Werkstück weist mehrere Taschen auf, in die Spannarme der Aufspannvorrichtung eingreifen können, um das Werkstück zu halten. Die Aufspannvorrichtung besteht aus mehreren Bestandteilen. Durch die Simulation soll der Bewegungsablauf überprüft werden, den die Aufspannvorrichtung beim Aufspannen des Werkstücks durchführt.The workpiece has several pockets, in the clamping arms of the jig can intervene, around the workpiece to keep. The jig consists of several components. The simulation is intended to check the movement sequence that the fixture has when clamping the workpiece performs.

Die Aufspannvorrichtung umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel u. a. folgende Bestandteile:

– mehrere Bestandteile, die sich während des Aufspannvorgangs nicht bewegen, u. a. eine Standplatte, eine Konsole und statische Auflageelemente,
– vier Spannarme zum Fixieren des Werkstücks in verschiedenen Fixierpunkten, z. B. in Taschen des Werkstücks, und
– einen Schlitten zum horizontalen Bewegen des Werkstücks.

The jig comprises in this embodiment, inter alia, the following components:

A plurality of components which do not move during the clamping operation, including a base plate, a console and static support elements,
- Four clamping arms for fixing the workpiece in different fixing points, z. B. in pockets of the workpiece, and
- A carriage for moving the workpiece horizontally.

In diesem Beispiel bewegt sich zunächst der Schlitten mit dem auf ihm befindlichen und zu bearbeitenden Werkstücks. Der Schlitten führt eine horizontale Translationsbewegung aus und führt dabei das Werkstück der Aufspannvorrichtung zu. Nach dem Zuführen führen der erste und der zweite Spannarm jeweils eine Rotationsbewegung aus, um das Werkstück zu greifen, und anschließend jeweils eine weitere Rotationsbewegung um eine andere Rotationsachse sowie eine Translationsbewegung, um das gegriffene Werkstück auf der Konsole und den statischen Auflageelementen abzusetzen. Anschließend bewegen sich erst der dritte und dann der vierte Spannarm, um das Werkstück an weiteren Fixierpunkten zu fixieren. Damit ist der zu simulierende Bewegungsablauf beendet.In this example moves first the sledge with the one on it and to be worked on Workpiece. The sled leads a horizontal translational movement, thereby leading the workpiece of the jig to. After feeding to lead the first and the second clamping arm each have a rotational movement out to the workpiece to grab, and then in each case a further rotational movement about another axis of rotation and a translational movement to the gripped workpiece on the Set down console and the static support elements. Then move first the third and then the fourth clamping arm to the workpiece to another Fix fixation points. This is the sequence of movements to be simulated completed.

Ein weiterer zu simulierender Bewegungsablauf in umgekehrter Reihenfolge wird nach der Bearbeitung des Werkstücks durchgeführt. Zunächst entfernen sich der dritte und der vierte Spannarm von dem Werkstück. Anschließend transportieren der erste und der zweite Spannarm das Werkstück zurück auf den Schlitten. Zuletzt transportiert der Schlitten das Werkstück weg.One another sequence of movements to be simulated in reverse order is performed after machining the workpiece. First remove the third and the fourth clamping arm of the workpiece. Then transport the first and second clamp arms return the workpiece to the carriage. Last the carriage transports the workpiece away.

Eine Bewegungssimulation wird z. B. mit dem Ziel durchgeführt, um zu prüfen, ob die konstruierten Bestandteile des Systems zueinander passen und vorgegebene Bewegungen ausführen können, ohne zu kollidieren. Überprüft werden hierbei sowohl die Konstruktionsmodelle als auch der vorgegebene Bewegungsablauf.A Motion simulation is z. B. performed with the aim to to consider, whether the constructed components of the system fit together and perform predetermined movements can, without to collide. Be checked here both the construction models and the given sequence of movements.

Vorgegeben wird je ein dreidimensionales rechnerverfügbares dreidimensionales Konstruktionsmodell jedes Bestandteils der Aufspannvorrichtung. Diese Konstruktionsmodelle besitzen jeweils eine Position und Orientierung in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Diese Position und Orientierung legen vorzugsweise die Position und Orientierung des Bestandteils vor Beginn des Bewegungsablaufs fest. Die Konstruktionsmodelle werden beispielsweise im nativen Datenformat eines CAD-Werkzeugs vorgegeben.set becomes ever a three-dimensional computer-available three-dimensional construction model every component of the jig. These design models each have a position and orientation in a three-dimensional Coordinate system. This position and orientation are preferred the position and orientation of the component before starting the movement firmly. For example, the design models are native Data format of a CAD tool specified.

In diesem Beispiel werden die Bestandteile der Aufspannvorrichtung zu sechs Gruppen zusammengefaßt. Jede Gruppe wird in rechnerverfügbarer Weise beispielsweise dadurch beschrieben, daß ein Datenobjekt für die Gruppe angelegt wird, das die Kennungen aller Bestandteile der Gruppe umfaßt. Folgende Gruppen werden erzeugt:

– Alle Bestandteile der Aufspannvorrichtung, die sich während des Bewegungsablaufs überhaupt nicht bewegen, werden zu einer einzigen Gruppe zusammengefaßt. Zu dieser einen Gruppe gehören z. B. die Standplatte, die Konsole und die statischen Auflageelemente.
– Die Bestandteile der vier Spannarmen werden zu vier verschiedenen Gruppen zusammengefaßt. Jeder Spannarm bewegt sich nämlich während des Bewegungsablaufs relativ zu allen anderen Spannarmen, so daß es nicht möglich ist, Bestandteile zweier verschiedener Spannarme zu einer einzigen Gruppe zusammenzufassen.
– Die Bestandteile des Schlittens werden zu einer fünften Gruppe zusammengefaßt.

In this example, the components of the jig are grouped into six groups. Each group is described in a computer-available manner, for example, by creating a data object for the group that includes the identifiers of all the constituents of the group. The following groups are generated:

- All components of the jig, which do not move at all during the movement, are combined into a single group. To this one group belong z. As the base plate, the console and the static support elements.
- The components of the four clamping arms are grouped into four different groups. Each clamping arm moves during movement relative to all other clamping arms, so that it is not possible to combine components of two different clamping arms into a single group.
- The components of the carriage are combined into a fifth group.

Jeweils ein Konstruktionsmodell der sechs Gruppen wird erzeugt. Jedes Konstruktionsmodell beschreibt die von außen beim Bewegungsablauf sichtbaren Oberflächen der Bestandteile der Gruppe, aber nicht ihr „Innenleben". Beispielsweise besteht jedes dieser sechs Konstruktionsmodelle aus einer Vielzahl von dreieckigen und/oder viereckigen Flächenelementen, die in dem vorgegebenen Koordinatensystem positioniert und orientiert sind und die Oberflächen der Bestandteile der Gruppe näherungsweise beschreiben. Beispiele für Datenformate, um Oberflächen von Bestandteile mit Hilfe von Flächenelementen zu beschreiben, sind

– „CATIA Graphical Representation" (CGR),
– „Virtual Reality Modeling Language" (VRML),
– "Jupiter Tesselation" (JT), auch als „EDS Direct Model (JT)" bekannt,
– „Standard Transformation Language" (STL),
– der Standard ISO 10303 STEP („Standard for the Exchange of Product Model Data").

In each case a construction model of the six groups is generated. Each design model describes the externally visible surfaces of the components of the group, but not their "inner workings." For example, each of these six design models consists of a plurality of triangular and / or quadrilateral surface elements positioned and oriented in the given coordinate system, and the Describe surfaces of the constituents of the group in detail Examples of data formats to describe surfaces of constituents using surface elements are

- "CATIA Graphical Representation" (CGR),
- "Virtual Reality Modeling Language" (VRML),
- "Jupiter Tesselation" (JT), also known as "EDS Direct Model (JT)",
- "Standard Transformation Language" (STL),
- Standard ISO 10303 STEP ("Standard for the Exchange of Product Model Data").

Jedes Konstruktionsmodell einer Gruppe hat im Koordinatensystem eine bestimmte Position und Orientierung. Diese Position und Orientierung legen die Position und Orientierung der Gruppe zu Beginn des Bewegungsablaufs fest.each Design model of a group has a specific one in the coordinate system Position and orientation. This position and orientation set the Position and orientation of the group at the beginning of the movement firmly.

Jeweils eine rechnerverfügbare Beschreibung der räumlichen Bewegung, die die Gruppe während des Bewegungsablaufs durchführt, wird erzeugt. Im Ausführungsbeispiel wird für jeden Bestandteil eine rechnerverfügbare Beschreibung der räumlichen Bewegung, die der Bestandteil während des Bewegungsablaufs ausführt, vorgegeben.Each a computer-accessible Description of the spatial Movement that the group while the movement process, is generated. In the embodiment is for each component a computer-accessible description of the spatial Movement, which is the ingredient during the Sequence of movements, specified.

Für einige Bestandteile wird festgelegt und vorgegeben, aus welchen einzelnen Translations- und/oder Rotationsbewegung die räumliche Bewegung des Bestandteils besteht. Die Parameter dieser Einzelbewegungen werden vorgegeben. Möglich ist, daß die räumliche Bewegung aus einer einzigen Translationsbewegung oder einer einzigen Rotationsbewegung besteht oder daß der Bestandteil sich während des Bewegungsablaufs gar nicht im Koordinatensystem bewegt.For some Components are determined and specified, from which individual Translational and / or rotational movement the spatial movement of the component consists. The parameters of these individual movements are specified. Possible is that the spatial Moving from a single translational motion or a single motion Rotational motion exists or that the component during the Movement does not move in the coordinate system.

Für andere Bestandteile wird einfach vorgegeben, daß die anderen Bestandteile dieselbe Bewegung ausführen wie ein Bestandteil Bt-1, der zuvor ausgewählt wurde und dessen Bewegung bereits explizit beschrieben wurde.For others Ingredients are simply dictated that the other ingredients perform the same movement like a constituent Bt-1 that was previously selected and its movement already explicitly described.

Jede Einzelbewegung wird durch Parameter beschrieben. Ist die Einzelbewegung eine Translationsbewegung, so wird mindestens einer der folgenden Parameter vorgegeben, um die Translationsbewegung zu beschreiben:

– die Richtung der Translationsbewegung,
– die bei der Translationsbewegung zurückgelegte Strecke,
– die Position des Bestandteils vor Beginn und nach Abschluß der Translationsbewegung,
– der Anfangszeitpunkt der Translationsbewegung,
– der Endzeitpunkt der Translationsbewegung,
– die Geschwindigkeit der Translationsbewegung.

Each individual movement is described by parameters. If the individual movement is a translational movement, then at least one of the following parameters is specified in order to describe the translation movement:

The direction of the translational movement,
- the distance traveled during the translation movement,
The position of the component before and after completion of the translation,
The beginning time of the translation movement,
The end time of the translation movement,
- the speed of the translation movement.

Ist die Einzelbewegung eine Rotationsbewegung, so wird mindestens einer der folgenden Parameter vorgegeben, um die Rotationsbewegung zu beschreiben:

– der bei der Rotationsbewegung überstrichene Rotationswinkel,
– die Rotationsachse oder die Rotationsebene der Rotationsbewegung,
– die Orientierung des Bestandteils vor Beginn und nach Abschluß der Rotationsbewegung,
– der Anfangszeitpunkt der Rotationsbewegung,
– der Endzeitpunkt der Rotationsbewegung,
– die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsbewegung.

If the individual movement is a rotational movement, at least one of the following parameters is specified to describe the rotational movement:

The rotational angle swept during the rotational movement,
The axis of rotation or the plane of rotation of the rotational movement,
The orientation of the component before and after the completion of the rotational movement,
The starting time of the rotational movement,
The end time of the rotational movement,
- The rotational speed of the rotational movement.

Mehrere dieser Parameter werden so vorgegeben, daß sie zusammen die Einzelbewegung eindeutig festlegen. Falls keine Anfangszeitpunkte vorgegeben werden, so wird die zeitliche Abfolge vorgegeben, in der die Einzelbewegungen durchgeführt werden.Several these parameters are given so that together they are the single motion set clearly. If no start times are given, so the temporal sequence is specified, in which the individual movements be performed.

Das Vorgeben nimmt beispielsweise ein Bearbeiter mit einem Werkzeug zum rechnerunterstützten Konstruieren (CAD-Werkzeug) vor, indem er Parameterwerte textlich und/oder graphisch vorgibt.The For example, an engineer uses a tool to pretend to the computer-aided Construct (CAD tool) by making parameter values textual and / or graphically pretends.

Diese Bewegungsablauf-Beschreibungen werden anschließend daraufhin analysiert, welche Bestandteile sich während der räumlichen Bewegungen relativ zueinander bewegen und welche nicht. Zwei Bestandteile führen dieselbe Bewegung aus, wenn dies explizit festgelegt wurde oder wenn sie dieselben Einzelbewegungen mit denselben Parametern ausführen. Diese Analyse wird für jedes Paar von jeweils zwei Bestandteilen durchgeführt. Die Gruppen werden in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Analyse erzeugt. Die Gruppen werden dergestalt erzeugt, daß jeder Bestandteil einer Gruppe während des gesamten Bewegungsablaufs keine Bewegung relativ zu den anderen Bestandteilen derselben Gruppe ausführt und jeder Bestandteil zu einer Gruppe gehört.These Motion sequence descriptions are then analyzed, what ingredients are during the spatial Move movements relative to each other and which not. Two ingredients to lead the same movement, if this has been explicitly stated or if they perform the same single movements with the same parameters. These Analysis is for each pair of each two components performed. The groups become dependent generated by the result of this analysis. The groups are created in this way that everybody Part of a group during the movement no movement relative to the others Components of the same group and each ingredient belongs to a group.

Unter Verwendung der erzeugten Bewegungs-Beschreibungen und Konstruktionsmodelle der Gruppen wird die Simulation des Bewegungsablaufs durchgeführt.Under Use of generated motion descriptions and design models of Groups, the simulation of the movement sequence is performed.

Vorzugsweise wird die Simulation ausgewertet, um die vorgegebenen Konstruktionsmodelle und den Bewegungsablauf zu überprüfen. Hierfür umfaßt jedes vorgegebene Konstruktionsmodell eines Bestandteils die Information, ob der Bestandteil ein starrer Körper ist oder nicht. Im Beispiel der Aufspannvorrichtung sind alle oben erwähnten Bestandteile starre Körper. Gummischläuche, Membrane und elektrische Leitungen sind Beispiele für Körper, die nicht starr sind.Preferably the simulation is evaluated to the given design models and to check the movement. Each includes given design model of a component the information whether the ingredient is a rigid body is or not. In the example of the jig all are above mentioned Ingredients rigid bodies. Rubber hoses, Diaphragms and electrical wires are examples of bodies that are not are rigid.

Geprüft wird, ob die konstruierten Bestandteile des Systems zueinander passen und vorgegebene räumliche Bewegungen ausführen können, ohne zu kollidieren. Bei der Auswertung der Simulation wird daher geprüft, ob sich während der Simulation des Bewegungsablaufs zwei Konstruktionsmodelle zweier starrer Körper mindestens einmal durchdringen oder nicht und ob während der Simulation des Bewegungsablaufs zwei Konstruktionsmodelle zweier starrer Körper mindestens einmal miteinander kollidieren oder nicht. Eine Durchdringung zweier starrer Körper in der Simulation widerspricht der physikalischen Realität. Eine Kollision würde in der Realität zu Schäden an der Aufspannvorrichtung und/oder dem Werkstück führen und ist daher zu vermeiden. Eine Kollision oder Durchdringung in der Simulation kann daran liegen, daß die Reihenfolge, in der die Gruppen in der Simulation ihre Bewegungen ausführen, nicht zulässig ist, weil sie zu der Kollision oder Durchdringung führt. Möglich ist auch, daß eine Einzelbewegung falsch parametriert wurde. Möglich ist aber auch, daß eine Gruppierung falsch durchgeführt wurde, indem zwei Bestandteile in dieselbe Gruppe aufgenommen wurden, die sich während des Bewegungsablaufs relativ zueinander bewegen. Symptome für solche Fehler werden durch die Kollision oder die Durchdringung automatisch entdeckt.It is checked whether the constructed components of the system fit together and can perform given spatial movements without colliding. In the evaluation of the simulation, it is therefore checked whether during the simulation of the motion sequence, two construction models of two rigid bodies penetrate at least once or not and whether during the simulation In the course of the movement, two construction models of two rigid bodies collide at least once or not. A penetration of two rigid bodies in the simulation contradicts physical reality. A collision would in reality lead to damage to the jig and / or the workpiece and should therefore be avoided. A collision or penetration in the simulation may be due to the fact that the order in which the groups perform their movements in the simulation is not permissible because it leads to the collision or penetration. It is also possible that a single movement was parameterized incorrectly. It is also possible that a grouping was performed incorrectly by two components were included in the same group that move relative to each other during the movement sequence. Symptoms of such errors are automatically detected by the collision or penetration.

Vorzugsweise wird der simulierte Bewegungsablauf auf einem Anzeigegerät einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt. Vorgegeben werden hierfür eine Betrachtungsrichtung und eine Betrachtungsposition. Die Simulation zeigt den Bewegungsablauf aus dieser Betrachtungsrichtung und von dieser Betrachtungsposition aus. Eine Abfolge von Darstellung jeder Gruppe wird erzeugt. Hierfür werden die Beschreibung des Bewegungsablaufs sowie das Konstruktionsmodell der Gruppe verwendet. Jede erzeugte Darstellung zeigt die Gruppe aus der Betrachtungsrichtung und von der Betrachtungsposition aus. Die Darstellungen der Abfolge ändern sich zeitlich, so daß die Abfolge den zu simulierenden Bewegungsablauf zeigt.Preferably becomes the simulated movement on a display device a Data processing system shown. For this purpose, a viewing direction is specified and a viewing position. The simulation shows the movement sequence from this viewing direction and from this viewing position out. A sequence of representation of each group is generated. For this purpose, the Description of the movement sequence and the construction model the group used. Each generated representation shows the group from the viewing direction and from the viewing position. The Change representations of the sequence in time, so that the Sequence shows the motion sequence to be simulated.

Möglich ist, während der Simulation die Betrachtungsrichtung und/oder die Betrachtungsposition zu verändern, z. B. ein „Zoomen" oder Drehen vorzunehmen.Is possible, while the simulation, the viewing direction and / or the viewing position to change, z. B. make a "zooming" or turning.

Vorzugsweise wird in einem nachfolgenden Schritt ein Video des simulierten Bewegungsablaufs erzeugt. Dieses Video wird in einer Datei abgespeichert und liegt dadurch in rechnerverfügbarer Form vor. Das Video wird mit Hilfe der Abfolge von Darstellungen erzeugt. Es läßt sich auf einem Rechner mit einem entsprechenden Visualisierungsprogramm abspielen. Hierbei kann ein Betrachter den Ablauf zu jedem beliebigen Zeitpunkt unterbrechen und die Geschwindigkeit, mit der das Video abgespielt wird, verändern. Dieses Video erleichtert es einer Gruppe von Bearbeitern, das System und den Bewegungsablauf zu untersuchen. Das Video läßt sich auch als digitale Arbeitsanweisung zum Betreiben der Aufspannvorrichtung verwenden.Preferably In a subsequent step, a video of the simulated movement sequence is generated. This video is saved in a file and is thus located in computer-available Form before. The video is using the sequence of representations generated. It can be on a computer with a corresponding visualization program play. Here, a viewer can the process to any Time interrupt and the speed with which the video is played, change. This video makes it easier for a group of editors to use the system and to investigate the movement process. The video can be also as a digital work instruction for operating the jig use.

In einer Fortbildung des Ausführungsbeispiels wird das zu bearbeitende Werkstück selber in die Bewegungssimulation einbezogen. Hierfür werden ein rechnerverfügbares Konstruktionsmodell des Werkstücks sowie die Position des Werkstücks relativ zur Spannvorrichtung vorgegeben. Die Bewegungen der ersten beiden Spannarme legen die Bewegung des Werkstücks fest. Eine weitere Gruppe mit dem Werkstück als einzigem Bestandteil wird erzeugt. Geprüft wird, ob ein Spannarm das Werkstück in der Simulation durchdringt oder ob das Werkstück mit einem Bestandteil der Aufspannvorrichtung kollidiert.In a development of the embodiment becomes the workpiece to be machined himself involved in the motion simulation. For this will be a computer-available Construction model of the workpiece as well as the position of the workpiece specified relative to the clamping device. The movements of the first both clamping arms determine the movement of the workpiece. Another group with the workpiece as the only component is generated. It is checked whether a tension arm is the Workpiece in penetrates the simulation or whether the workpiece with a component of the Clamp collides.

Claims

A method of simulating a course of movement of components of a technical system, the technical system comprising a jig and a workpiece temporarily fixed in the jig, at least two components of the technical system moving relative to each other during the course of the movement, for each component of the system technical system - a computer-available three-dimensional design model; and - a computer-accessible description of the spatial movement that the component executes during the course of the movement, wherein each component-movement description is a definition of which individual translational and / or rotational movements the spatial movement of the constituent, and each constituent design model includes the information as to whether or not the constituent is a rigid body, and the method comprises the steps that are automatically performed using the constraint tion of a data processing system are carried out, that - analyzed which components move during the spatial movements of the movement relative to each other and which not, - it being found that two components do not move relative to each other when they perform the same individual movements, - at least two Groups of components are generated in such a way that everyone. Component of a group does not move relative to the other components of the same group during the entire movement sequence and each component belongs to a group, - for each group a computer-accessible description of the spatial movement that the group performs during the movement is generated, - for each Create a computer-accessible three-dimensional design model describing the externally-visible surfaces of the constituents of the group using the constituent design models; and using the motion descriptions and design models of the groups, the Si mulation of the motion sequence is carried out and - it is determined whether during the simulation of the motion sequence two construction models of two rigid bodies penetrate at least once or collide with each other at least once.

Method according to claim 1, characterized, that - the design model at least one group is generated in this way, - that it is the surfaces of the components of the group approximately through surface elements describes.

A method according to claim 1 or claim 2, thereby characterized in that for at least a group as a description of their spatial movement defining is produced, that the Ingredients of the group during do not move the entire movement.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized, that one three-dimensional coordinate system is given and the Position and orientation of each design model of a component specified in the coordinate system and as position and orientation of the component at the beginning of the course of motion.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized, that the given component motion description a sequence of includes individual movements, computer-accessible parameters every single translation and / or Rotational movements of each component can be specified and the Description of the spatial Movement of the group using the description of the sequence and the parameters of their individual movements are generated.

Method according to claim 5, characterized, that then, if a single movement is a translation movement, at least one of the following parameters is specified: - the direction the translation movement, - the distance traveled during the translation movement, - the position of the component before and after completion of the translational movement, - the beginning time the translation movement, - of the End time of translational movement, - the speed of the translation movement.

Method according to claim 5, characterized, that then, when a single motion is a rotational motion, at least one of the following parameters is specified: - the at the rotational movement swept over Rotation angle, - the Axis of rotation or the plane of rotation of the rotational movement, - the orientation of the component before and after the completion of the rotational movement, - the rotation speed the rotational movement. be generated.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized, that a Viewing direction and a viewing position can be specified and during execution the simulation using motion descriptions and Construction models of the groups each a sequence of representations each group is created in such a way that the sequence of representations a group the spatial Movement of the group from the viewing direction and from the viewing position out shows.

Method according to claim 8, characterized in that that under Using the sequences of representations of a computer-accessible video the simulation is generated.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a simulation of a further movement sequence of the components is carried out and in this case the steps are carried out so that - at least two further groups of components are generated such that each component of a further group during the entire no movement is performed relative to the other components of the same group and each component belongs to a further group, - for each further group a computer-accessible description of the spatial movement which the further group performs during the further movement sequence is generated, - for each further group Using the component design models, one computer-generated design model is created that describes the surfaces of the components of the other group, using the motion descriptions and design models of the white other groups the simulation of the further movement sequence is carried out and - It is determined whether during the simulation of the further course of motion two construction models of two rigid bodies penetrate at least once or collide with each other at least once.

Computer program product included in the internal memory a computer can be loaded and includes software sections, with to which a method according to one of claims 1 to 10 can be carried out, if the product is running on a computer.

Digital storage medium with electronically readable Control signals, so with a programmable data processing system can work together the existence Method according to one of the claims 1 to 10 executable is.

Data processing system for simulating a movement sequence of components of a technical system, wherein - the technical System a jig and a workpiece temporarily in the Clamping device is fixed, comprises - at least two components of the technical system during move the movement relative to each other and - the data processing system a read access to a data store, each with a computer-accessible design model each component and a computer-accessible description of the spatial Movement, which is the ingredient during the Sequence of movements, comprises in which - Each Component Motion Description a determination of which individual translational and / or rotational movements the spatial Movement of the component consists, includes and - each Ingredient design model that includes information as to whether the Part of a rigid body is or is not, and wherein the data processing system for execution the following steps is configured: - Analyze what ingredients while the spatial Move movements of the movement relative to each other and which Not, - in which the data processing system then found that two components do not move relative to each other when they have the same individual movements To run, - Produce of at least two groups of constituents such that each Part of a group during no movement relative to the others throughout the movement Components of the same group and each ingredient belongs to a group, - Produce a computer-accessible Description of the spatial Movement, the group during the Sequence of movements, - for each group using the constituent design models generate each a three-dimensional computer-accessible design model, the outside visible surfaces describes the components of the group, - using motion descriptions and design models of the groups Performing the simulation of the motion sequence and - Determine, whether during The simulation of the motion sequence two construction models of two rigid body penetrate at least once or at least once with each other collide.