DE4105096A1 - Dynamisches simulationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dynamisches Simulationssystem, das einen Operator über die Änderungen eines kubischen Modells oder eines zweidimensionalen Modellmusters mittels Simulation unterrichtet, die auf einem Computer auf dem Arbeitsgebiet von CAD (rechnergestützter Entwurf) oder CAM (rechnergestützte Fertigung) ausgeführt wird, so daß er sie mühelos verstehen kann.

Ein dynamisches Simulationsverfahren ist auf diesem Gebiet bekannt. Im Bereich der mechanischen Fertigung wird eine Simulationsanzeige für die Bearbeitung (Schneidbearbeitung) allgemein für die rechnergestützte numerische Steuerung (CNC) einer Drehbank verwendet. Was die Bearbeitungssimulation mit einem Bearbeitungszentrum oder dergleichen betrifft, so wurde das Verfahren zu ihrer Realisierung in der Veröffentlichung "REAL-TIME SHADED NC MILLING DISPLAY" (Tim van Hook, Computer Graphics, Bd. 20, Nr. 4, August 1986, eine Veröffentlichung von ACM SIGGRAPH) beispielsweise angegeben.

Ein bekanntes dynamisches Simulationssystem wird unter Bezugnahme auf Fig. 1, ein Flußdiagramm, beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (100) ein Gestaltungsmodul zur Durchführung der Steuerung und Änderung eines Modells in einem Rechner.

In Stufe (101) wird eine Modellinitialisierungsanforderung (110) in das Gestaltungsmodul (100) eingegeben. Abhängig von der Modellinitialisierungsanforderung (110) wird das Modell initialisiert, das sich unter Steuerung des Gestaltungsmoduls (100) befindet.

In Stufe (102) werden Bearbeitungsdaten eingegeben. Der hier verwendete Ausdruck "eingegebene Bearbeitungsdaten" bezieht sich auf Daten, wie äußerst geringe Bewegungsgrößen, die kontinuierlich ausgegeben werden, beispielsweise mittels einer automatischen Programmiereinheit oder Maschinensteuereinheit für die NC-Bearbeitung.

In Stufe (103) wird entschieden, ob die Bearbeitungsdaten beendet sind. Wird entschieden, daß die Bearbeitungsdaten beendet sind, so ist die Verarbeitung zu Ende; wird hingegen entschieden, daß die Bearbeitungsdaten nicht beendet sind, so wird die folgende Stufe (104) durchgeführt.

In Stufe (104) wird eine Gestaltungsanforderung (111) dem Gestaltungsmodul (100) entsprechend den in obiger Stufe gelieferten Bearbeitungsdaten eingegeben. Abhängig von der Gestaltungsanforderung (111) führt das Gestaltungsmodul (100) einen Änderungsvorgang, wie beispielsweise eine Verformung des Modells, durch.

In der Stufe (105) erfolgt ein Bezug (102) auf das Modell, das in der vorstehend beschriebenen Stufe geändert wurde, um den Zustand des Modells anzuzeigen.

Die dynamische Simulation wird realisiert, indem wiederholt die vorstehend beschriebenen Operationen in den Stufen (201 bis 205) mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Jedoch ist das bekannte dynamische Simulationssystem bezüglich folgender Punkte von Nachteil: im bekannten dynamischen Simulationssystem werden nur die Bearbeitungszustände des Modells angezeigt und daher ist es für den Operator schwierig, die Daten bezüglich der Änderungen des Modells zu bestätigen, was die Ausführung beeinträchtigt.

Anders ausgedrückt, bei der Simulation werden verschiedene Verarbeitungsvorgänge entsprechend einem Modell im Rechner durchgeführt, und die Änderungen des Modells können verhältnismäßig mühelos erfaßt werden; jedoch werden die Daten bezüglich der Veränderungen nicht wirksam verwendet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten, die beim bekannten Simulationssystem vorhanden sind, zu beseitigen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Simulationssystem zu schaffen, bei dem der Operator bei der Simulation die berechneten Änderungen mühelos erkennen kann und das mühelos eingesetzt werden kann und zur Verbesserung der Ausführbarkeit beiträgt.

Erfindungsgemäß ist ein dynamisches Simulationssystem vorgesehen, bei dem ein internes Modell entsprechend den Eingabedaten dynamisch verwendet wird und in dem erfindungsgemäß der Änderungsstatus des internen Modells eingegeben wird, und die Anzeige und/oder der Tonausgang des internen Modells wird bei der Ausgabe entsprechend dem somit eingegebenen Änderungsstatus dynamisch verändert.

Ferner wird erfindungsgemäß ein dynamisches Simulationssystem bei einem NC-Bearbeitungsvorgang geschaffen, bei dem Bearbeitungsmodelldaten intern geliefert werden, und ein Bearbeitungsmodell entsprechend den Bearbeitungsmodelldaten geändert wird, und bei dem erfindungsgemäß Daten bezüglich eines Schnittvolumens je Zeiteinheit und einer Schnittrichtung eingegeben werden, und die Anzeige und/oder der Tonausgang des Bearbeitungsmodells bei der Ausgabe entsprechend den somit eingegebenen Daten dynamisch verändert wird bzw. werden.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein dynamisches Simulationssystem zur Simulierung einer dynamischen Änderung in einem internen Modell, entsprechend den Eingabedaten, die die dynamische Änderung des internen Modells darstellen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Simulation anschaulich mit einem Tonausgang des internen Modells durchgeführt wird.

Beim erfindungsgemäßen dynamischen Simulationssystem wird die Anzeige und/oder der Tonausgang dazu verwendet, den Operator über die Änderungen des Modells in der NC-Bearbeitungssimulation oder dergleichen zu informieren.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Beschreibung eines bekannten dynamischen Simulationssystems; und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen dynamischen Simulationssystems.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen (2) ein Gestaltungsmodul, das sich zur Durchführung der Steuerung und zur Änderung eines Modells im Rechner eignet.

In Stufe (201) wird dem Gestaltungsmodul (200) eine Modellinitialisierungsanforderung (210) eingegeben. Abhängig von der Modellinitialisierungsanforderung (210) wird das Modell, das unter Steuerung des Gestaltungsmoduls (200) steht, initialisiert.

In Stufe (202) werden Bearbeitungsdaten eingegeben. Der hier verwendete Ausdruck "eingegebene Bearbeitungsdaten" bezieht sich auf Daten, wie äußerst geringe Bewegungsgrößen, die kontinuierlich ausgegeben werden, beispielsweise durch eine automatische Programmiereinheit oder Machinensteuereinheit für die NC-Bearbeitung.

In Stufe (203) wird entschieden, ob die Bearbeitungsdaten beendet sind oder nicht. Wird entschieden, daß die Bearbeitungsdaten beendet sind, so wird die Bearbeitung beendet; wird hingegen entschieden, daß die Bearbeitungsdaten nicht beendet sind, so wird die folgende Stufe (204) durchgeführt. In Stufe (204) wird eine Gestaltungsanforderung (211) dem Gestaltungsmodul (200) entsprechend den in obiger Stufe gelieferten Bearbeitungsdaten zugeführt. Abhängig von der Gestaltungsanforderung (211) führt das Gestaltungsmodul einen Änderungsvorgang, wie eine Verformung des Modells, durch.

In Stufe (205) erfolgt ein Bezug (202) auf das Modell, das in der vorstehend beschriebenen Stufe geändert wurde, um den Zustand des Modells anzuzeigen.

In Stufe (206) gibt das Gestaltungsmodul (200) (wie bei (213) angegeben) den Änderungsstatus (Größe der Änderung) des internen Modells ein. Beispielsweise werden bei einer dynamischen Simulation für die NC-Bearbeitung ein Schnittvolumen je Zeiteinheit, die Schnittrichtung etc., eingegeben.

In Stufe (207) wird ein Tonausgang verändert, entsprechend dem Änderungsstatus (Größe der Änderung, die in Stufe (206) eingegeben wurde). Beispielsweise in dem Fall, bei welchem das Schnittvolumen je Zeiteinheit groß ist oder das Schneiden in einer Richtung durchgeführt wird, in der die Schnittlast groß ist, so wird ein künstlicher Schnitt-Ton laut und in niedriger Frequenz ausgegeben, um den Operator zu informieren, daß die Schnittlast groß ist; dagegen wird in dem Fall, bei dem das Schnittvolumen je Zeiteinheit klein ist oder das Schneiden in einer Richtung erfolgt, in der die Schnittlast klein ist, ein künstlicher Schnitt-Ton in geringer Lautstärke und hoher Frequenz gebildet, um den Operator zu informieren, daß die Schnittlast gering ist.

In Stufe (8) wird entsprchend dem Änderungsstatus (Größe der Änderung), der in Stufe (206) eingegeben wurde, die Anzeige geändert, beispielsweise wird die Werkzeugfarbe verändert. Insbesondere wird in dem Fall, bei dem das Schnittvolumen je Zeiteinheit groß ist, oder das Schneiden in einer Richtung erfolgt, in der die Schnittlast groß ist, das Werkzeug in einer Farbe hoher Sättigung angezeigt, um den Operator darüber zu informieren, daß die Schnittlast hoch ist; hingegen wird in dem Fall, in dem das Schnittvolumen je Zeiteinheit klein ist, oder das Schneiden in einer Richtung erfolgt, in der die Schnittlast klein ist, das Werkzeug in einer Farbe mit niedriger Sättigung angezeigt, um den Operator zu informieren, daß die Schnittlast niedrig ist.

Nach Stufe (208) wird die Stufe (202) erneut ausgeführt.

Die Stufen (207) und (208) können selektiv abhängig von den Betriebsmodi durchgeführt werden. Das heißt, die Steuerung erfolgt derart, das beispielsweise bei tonlosem Betrieb die Stufe (207) weggelassen wird, und in einem Anzeigebetrieb ohne Änderung wird die Stufe (208) weggelassen.

Die erfindungsgemäße dynamische Simulation wird erzielt, indem wiederholt die vorstehend beschriebenen Vorgänge der Stufen (201 bis 208) durchgeführt werden.

Es wurde ein dynamisches Simulationssystem beschrieben, bei dem ein künstlicher Schnitt-Ton entsprechend dem Schnittwert und der Schnittrichtung erzeugt wird. Das System kann in folgender Weise vereinfacht werden: Anstelle des Schnittvolumens kann nur das Vorliegen oder das Fehlen eines Schnittvorganges erfaßt werden, so daß die Ausgabe eines künstlichen vorgegebenen Bearbeitungstons gesteuert wird (Ein-Aus-Steuerung). Das System ist kleiner bezüglich der Quantität an Information, die durch Simulation erhalten werden; es ist jedoch noch wirksam zur Erfassung des Auftretens eines Leerlaufvorganges (wobei im bearbeiteten Teil kein Schnitt erfolgt) oder eines unerwarteten Schnittvorganges. Diese Funktionen können bei einer NC-Maschine verwendet werden. In diesem Fall kann allein mit der NC-Maschine eine Simulation mühelos durchgeführt werden. Somit kann erfindungsgemäß eine NC-Maschine ausgezeichneter Brauchbarkeit erhalten werden.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, wird beim erfindungsgemäßen dynamischen Simulationssystem bei der dynamischen Simulation nicht nur der Status eines Modells angezeigt, sondern es wird auch der Änderungsstatus des Modells in Form von Anzeigedaten oder Tondaten ausgegeben. Somit kann der Operator mühelos die Größen einer Veränderung erkennen, die während der Simulation berechnet wurden. Somit kann das erfindungsgemäße Simulationssystem mühelos eingesetzt werden und trägt somit zur Verbesserung der Brauchbarkeit bei.

Claims (6)

1. Dynamisches Simulationssystem zur Simulierung einer dynamischen Änderung in einem internen Modell, entsprechend Eingabedaten, die die dynamische Änderung des internen Modells darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulierung anschaulich mittels eines Tonausganges des internen Modells durchgeführt wird.

2. Dynamisches Simulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Zustand des internen Modells und der Änderungsstatus des internen Modells anschaulich mittels des Tonausganges angezeigt werden.

3. Dynamisches Simulationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das interne Modell eine numerisch gesteuerte Bearbeitung ist und daß die Modellbearbeitungsdaten intern geliefert werden, so daß das interne Modell entsprechend den Modellbearbeitungsdaten geändert wird, und daß die Eingabedaten Daten sind, die ein Schnittvolumen je Zeiteinheit und eine Schnittrichtung darstellen und die Simulation anschaulich mit dem entsprechend den Eingabedaten erzeugten Tonausgang durchgeführt wird.

4. Dynamisches Simulationssystem für eine NC-Bearbeitung, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung zum Erhalt von Werkzeugbahndaten;
eine Einrichtung zum Erhalt von Bearbeitungsfaktoren; und
eine Einrichtung zur Lieferung eines künstlichen Bearbeitungstons entsprechend den Bearbeitungsfaktoren.

5. Dynamisches Simulationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsfaktoren ein Schnittvolumen je Zeiteinheit umfassen, das aus den Werkzeugbahndaten erhalten wird.

6. Dynamisches Simulationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsfaktoren Daten umfassen, die das Vorliegen oder Fehlen eines Schnittvorganges darstellen, und die aus den Werkzeugbahndaten erhalten werden.