EP2024934A1 - Bildtransformationsverfahren - Google Patents

Bildtransformationsverfahren

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Publication number
EP2024934A1
EP2024934A1 EP07729543A EP07729543A EP2024934A1 EP 2024934 A1 EP2024934 A1 EP 2024934A1 EP 07729543 A EP07729543 A EP 07729543A EP 07729543 A EP07729543 A EP 07729543A EP 2024934 A1 EP2024934 A1 EP 2024934A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image data
nodes
data set
equivalents
coordinate system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07729543A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin LÖSSLEIN
Dieter-Werner RÖDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2024934A1 publication Critical patent/EP2024934A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating three-dimensional [3D] models or images for computer graphics
    • G06T19/20—Editing of three-dimensional [3D] images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts

Definitions

  • the invention relates to an image transformation method, wherein a first image data set and a second image data set is present, each having a set of nodes, wherein the nodes of the first image data set as spatial coordinates of a first coordinate system and the nodes of the second image data set as spatial coordinates of a second coordination system.
  • This check can be carried out, for example, by means of electronic data processing devices by generating image data records whose nodes are uniquely positioned in space in a coordinate system.
  • image data records whose nodes are uniquely positioned in space in a coordinate system.
  • the generation of such image data sets is relatively complicated, since simplifications can be assumed at certain points, depending on the complexity of the spatial structure, whereas more precise modeling of the image data set must be provided at other locations which are exposed to increased stress.
  • GIS gas-insulated switchgear
  • the encapsulating housing is a dreidi ⁇ dimensional extensive system which is essentially formed from interconnected pressure vessels.
  • the pressure vessels form individual modules.
  • the encapsulating housing is supported in several places. Be temperature-induced expansions suppressed in the enclosure housing, forced ⁇ occur forces, which are not usually be controlled. In order to avoid this, compensators are inserted into the system of pressure vessels, which allow expansion without appreciable resistance.
  • An alternative embodiment provides to utilize the existing elasticity in the system by a suitable choice of points for support on the gas-insulated switchgear.
  • the Kapselungsge ⁇ housing is deliberately exploited in elasticity. As a result, the housings themselves are deformed to their mechanical limit load capacity.
  • the image data transformation method according to the invention makes it possible to dispense with such complex determination methods.
  • the image data can be used to transform method to a manageable in different time comparatively complex spatially extended structures successively to calculate and compare the results to select the geeig ⁇ netste construction.
  • a body having a spatial extent may be composed of two modules.
  • each of the modules is stored in an image data set, each of the image data sets each having a set of nodes and the respective nodes are defined within a respective coordinate system. It is relatively complicated and confusing to operate with the image data sets of the modules. Therefore, it is advantageous if for each of the image data sets a corresponding data equivalent Alloc ⁇ net.
  • This corresponding data equivalent can be completely be based on the construction of the system, that is, the data equivalents can be simplified in complexity. It is essential for these only that certain key data are stored. For this it is important to define len in which data equivalent example interface of ⁇ . Such interfaces are preferably flanges via which the real modules are connected to each other. The image data set must therefore contain which flanges can correspond to one another and whether certain positions of the flange connection are permitted and other positions in the flange connection must be ruled out. Furthermore, it is necessary to clearly record the position of the data equivalents in space. Thus, their position and their angular position with respect to the position in space to determine. The data regarding the spatial position and the interfaces make it possible to link the data equivalents with each other.
  • each of the data equivalents can be selected and flanged to another data equivalent.
  • CAD computer-aided-design
  • each of the data equivalents can be selected and flanged to another data equivalent.
  • the image data records can thus be maintained in the original coordinate system.
  • the number and location of the bone ⁇ tenatom can be adjusted there. So it is ⁇ example, also possible to track changes in the design of modules in the original image data set by changes of nodes. Thus, it is possible to optimize the image data sets within the first and the second coordinate system, respectively.
  • the design process using the data equivalents done repeatedly can be resorted to updated and optimized image data sets with a per ⁇ loom set of nodes each. This makes more effective verification of spatially extended constructions possible.
  • a further advantageous embodiment can provide that spatial coordinates image data set for image data set are transformed one after the other into the higher-level coordinate system.
  • the image data sets are spatially directly adjacent to each other at defined interfaces such as flanges of modules of the spatially extended construction, but an interaction between the nodes in this form is only possible to a limited extent. Therefore, it is advantageous to generate a common transformed image data record from the plurality of transformed image data sets.
  • all nodes that were previously allocated to a particular image data set and were transformed into the superior system, to a the Common ⁇ men image data set merged. This can happen, for example, by fusing individual nodes together, and / or by defining specific averaging functions between individual nodes that were previously assigned to different image data records.
  • each of the originally present image data records has already been optimized with respect to its location of nodes, after merging a plurality of image data sets each optimized for itself, there is a common transformed image data record which is optimized in its entirety. Since each of the image data sets is optimized for itself, in a design with the data equivalents and a linking of the data equivalents with each other always advantageous image data sets can be used.
  • Ge ⁇ geninate the prior art processes, wherein starting a special design for this image data set is generated and having a plurality of nodes in a coordinate system of an optimized design has the inventions dung proper image transformation process, that optimization of the nodes and of the non-common ⁇ trans-formed image data set is no longer necessary to advantage.
  • each data equivalent has at least one coupling point to the verbin ⁇ with with a further data equivalent.
  • a coupling point can be, for example, a flange connection to a housing.
  • data together equivalents voted only be ⁇ to link defined positions can be design-related specifications, on the other hand, deliberate restrictions can also be chosen.
  • only flanges with mitein ⁇ other corresponding dimensions act as a coupling point and the data equivalents can be connected to each other only when a match of the flange.
  • a circular flange may be provided that only certain rotations are allowed around the circumference of the flanges to be connected. That's the way it works For example, be provided that rotations about an axis of the flange, for example, only 90 degrees, 20 degrees, etc. are left to ⁇ .
  • other types of connection can be provided. For example, corresponding plug-in connections, welded joints, adhesive bonds, shrink joints, etc. can be stored in the data equivalents. In this case, it is ensured by the data equivalents that only mutually corresponding connection partners permit a linking of the data equivalents to one another.
  • a further advantageous embodiment can provide that a data equivalent represents a volume of a spatial body.
  • a module is defined for example by ei ⁇ nen pressure vessel of the encapsulating.
  • This pressure vessel is a chamber body, which points certain coupling, for example, flange, has.
  • Data equivalent represents the volume of the space body.
  • the image of the volume can be miteinan ⁇ optimized in terms of the way of linking multiple data equivalents.
  • the data equivalent can only represent, for example, an enveloping body, or merely have possible coupling points whose position is defined in space. This makes it possible for multiple äquiva ⁇ lente are linked to one another.
  • Another verify at a positioned in a certain way in the room data equivalent ⁇ coupling the data is equivalent to tilt in accordance with a similar manner and permissible on the coupling points which sig are to adapt to the originally positioned in space data equivalent in its location.
  • a further advantageous embodiment may provide that the nodes of an image data set are each disposed within the volume of the associated selectbil ⁇ by a data equivalent Deten chamber body.
  • the nodes of an image data set are selected in their position such that they approximately reproduce a space object imaged by an assigned data ⁇ equivalent in its volume.
  • the nodes can be arranged on the upper surface ⁇ surface of the space body but also in the interior of the volume of the space body.
  • the position and number of nodes may vary depending on the actual design to be carried out later.
  • an element is arranged, which images ⁇ mediation functions of physical quantities between the two nodes.
  • linear elements are used as elements between nodes in the connection of two nodes.
  • membranes so flat elements or spatially extended Elemen ⁇ able te as tetrahedral find octahedron, etc. use.
  • Each of these elements has at least one averaging function in order to transmit physical quantities between at least two nodes.
  • the averaging functions may, for example, define the transmission of forces, mechanical stresses, moments, etc.
  • a further advantageous embodiment can provide that the spatial coordinates of the nodes of each image data set are stored in a node file and the associated elements in an ele ⁇ ment file, with elements and nodes are uniquely associated with each other.
  • Such a node file and element file can be present for each of the image data sets, and starting from these files, after a transformation of the node into a higher-order coordinate system, a generation of a corresponding node file and associated element file can be provided.
  • this parent node and related element file the information from the before
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the common transformed image data set can be acted upon by physical variables and a calculation of changes in position of the nodes according to the finite element method is performed.
  • the common transformed image data set can be acted upon by physical variables and a calculation of changes in position of the nodes according to the finite element method is performed.
  • Method is applied to the transformed image data set with physical ⁇ size; For example, from the outside einwir ⁇ kende forces caused by an earthquake or by the weight ⁇ force of the overall construction or due to thermal stress. Due to the finite element method, it is possible, at a certain node or certain nodes or elements forces are applied to let ⁇ and transmit the reaction of the transformed image data set to it.
  • An advantageous embodiment may further provide that the data equivalents are stored in a computer-aided design (CAD) program and several Since ⁇ tenäquivalente be linked with the CAD program.
  • CAD computer-aided design
  • a merging of spatially extended bodies which are preferably designed in a modular manner, can be carried out in a simple manner by means of computer-aided design (CAD) programs. It is advantageous if the data equivalents are linked to the CAD program. After a construct by means of the CAD program and an order were made linking the data equivalents within the parent Coordina ⁇ tensystems this information (first, second image data set) can be used to present image data sets to transform to the parent coordinate system and consequently higher-level within this coordinate ⁇ systems to create a common transformed image data set. The operations with the image data records and the transformation can be carried out within a program for the purpose of calculation according to the finite element method.
  • CAD computer-aided design
  • a work-sharing method can be carried out.
  • the connection of the image data sets and the corresponding data equivalents is done in large part on the Koordinatenatyste ⁇ me, the CAD program defines the parent Koordinatensys ⁇ tem and the FEM program maintains the image data sets and the transformation into the parent of the CAD program derived Coordinate system with the there ⁇ determined position of the data equivalents organized.
  • the organization can also be carried out by the CAD program.
  • a further advantageous embodiment can provide that a device for carrying out the method with at least a portion of the method steps described above ⁇ takes place.
  • a device for carrying out the method with at least a portion of the method steps described above ⁇ takes place.
  • a device is example ⁇ an electronic computer (computer).
  • a computer program product comprising a computer readable medium having program ⁇ comprising instructions that are executable by a computer and a method according to at least some of the steps of the above method allows to image data transformation.
  • Figure 1 is a construction drawing of a spatially extended body, which is composed of various individual modules, the
  • Figure 2 is a data equivalent of a first image data set
  • FIG. 1 shows a side view of a gas-insulated switchgear whose encapsulating is formed from a plurality of modular pressure vessels.
  • a so-called cross component is pulled out of FIG. 1, the data equivalent of which is shown in FIG.
  • Data equivalent is characterized by the fact that several Kop ⁇ pelstellen are defined, which are clearly defined in their position within a übergeord ⁇ Neten coordinate system. Since the cross component is identical in each case with respect to the pressure vessel, the same data equivalent can be used in each case. This äquiva ⁇ lent can be used several times and are linked to other äqui ⁇ valent. The position and the position of the data equivalents are determined by the construction shown in FIG. In FIG. 2, a data equivalent is modeled, where coupling points are represented by circular disks.
  • Each of the data equivalents is assigned an image data set which is formed from a plurality of nodes (see FIG. 3). Between the nodes are arranged elements which represent an averaging function of physical quantities between at least two nodes. As can be seen in the figure 1, are shown on the there
  • Switchgear used three so-called cross-blocks. Each of these three components Cross has one and the same äqui ⁇ valent on. And this data is stored once equivalent tenbank clearly defined in a Da ⁇ . In a construction for achieving the one shown in FIG.
  • Switchgear is the same data equivalent three times to verwen - ⁇ , each with different positions are taken in space ⁇ and these positions are connected to different layers of the data equivalent. Based on the data equivalent to its particular location and position is now resorted to the image data set and the defined there nodes of the local coordinate system ⁇ the converted to the parent coordinate system. Since ⁇ through is it possible that each of the three cross-blocks used in the gasisolier- th switching relies on the same op ⁇ -optimized image data set. Consequently, this image data record must only be created and maintained once. The image data set is converted via the data equivalents with respect to the positions of the nodes and the elements. By way of example, FIGS.
  • FIGS. 1 to 4 show the generation of a common transformed image data record in the superordinate coordinate system. This transformation preferably takes place image data record for image data record one after the other.
  • the other modules which can be seen in FIG. 1 are also defined via their respective data equivalents with their positions and positions in space in the superordinate coordinate system.
  • the respective assigned image data sets are transformed into the higher-level coordinate system. After all image data sets which have a corresponding data equivalent have been transformed into the higher-level coordinate system, the corresponding node files and element files of the image data sets used can be combined to form a common node or element file.
  • the cost points of adjacent, now transformed image data sets lying at the interfaces are to be merged with one another or linked to one another by means of suitable averaging functions.
  • a common transformed image data set is generated.
  • the application of the finite element method can now be carried out in order to determine a mechanical behavior of the spatially extended construction.
  • Method is that of the CAD model of one or meh ⁇ rerer switchgear easily FEM model can be generated.
  • the FEM model needs only the additional input the loads to be applied and the boundary conditions in order to be able to calculate the mechanical conditions.
  • Transfer points or derivations between CAD and FEM are known. They usually happen via standardized formats (eg IGES or DXF). Depending on the application, it is derived directly from the CAD model or the data to be derived are prepared accordingly in the CAD program and then transferred to the FEM program. Mechanically good calculation results can only be achieved by known methods, when called from the surfaces and lines of CAD in FEM Volu ⁇ menimplantation be generated. It works in loops until an optimal result is achieved. Due to the nature of the process, the CAD model is constantly being changed, which means that the creation of the volume elements has to be redone with each loop.
  • standardized formats eg IGES or DXF
  • the fineness of the modeling to be set in the program is included in the quality of the results and must be influenced by the situation - for example, if the chosen degree of fineness does not match the derived model or if the calculation results are too inaccurate.
  • a high ⁇ He gebnis 1957 in the calculation of the encapsulating be ⁇ may mostly tion of the corresponding income in the Modellie ⁇ . With increasing size and complexity of this on ⁇ rises wall.
  • the inventive approach of a coupling is therefore based on the procedure when building a switchgear using CAD.
  • There, only the positions, position and name of the CAD modules are saved in the file of the layout drawing. See the training of the individual CAD modules themselves is with every Pro ⁇ gram start retrieved from a database (data equivalent).
  • the FEM model is now generated. The in ⁇ formation of position, location and the name of the data equivalents are retrieved from the CAD file.
  • the data of the FEM modules (image datasets) are in mirror image to the CAD modules.
  • the data of the FEM modules are in the form of node and associated element files. There is an associated FEM module for each pressure vessel.
  • each node having a Num ⁇ mer and the 3D coordinate space will be described of the FEM module.
  • An element file consists of numbered elements, which are described by several node numbers.
  • each coordinate is transformed a node on the location of äquiva ⁇ lentus in CAD on the new coordinates first.
  • the node numbers are changed to unique index numbers within the overall plant.
  • the original node numbers are replaced with the new index numbers. This happens for each IN ANY ⁇ housing in the overall system.
  • the last step is to merge all newly created nodes and element files.

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Abstract

Zur Erzeugung eines gemeinsamen transformierten Bilddatensat- zes wird ein erster Bilddatensatz sowie ein zweiter Bildda- tensatz, die jeweils eine Menge von Knotenpunkten aufweisen, wobei die Knotenpunkte des ersten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines ersten Koordinatensystems und die Knotenpunkte des zweiten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines zweiten Koordinatensystems vorliegen, genutzt. Den Bilddatensätzen ist jeweils ein korrespondierendes Datenäquivalent zugeordnet. Mehrere Datenäquivalente sind miteinander verknüpfbar, wobei die Lage der Datenäquivalente nach einer Verknüpfung miteinander innerhalb eines übergeordneten Koordinatensystems dargestellt wird. Die Raumkoordinaten der Koordinaten aus dem ersten und dem zweiten Koordinatensystems werden unter Berücksichtigung der verknüpften Datenäquivalente in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert.

Description

Beschreibung
Bildtransformationsverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildtransformationsverfahren, wobei ein erster Bilddatensatz sowie ein zweiter Bilddatensatz vorliegt, welche jeweils eine Menge von Knotenpunkten aufweisen, wobei die Knotenpunkte des ersten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines ersten Koordinatensystems und die Knotenpunkte des zweiten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines zweiten Koordinationssystems vorliegen.
Es ist bekannt, räumliche Konstruktionen durch einen Bildda¬ tensatz abzubilden, wobei die räumliche Konstruktion mittels Knotenpunkten dargestellt ist. Damit eine eindeutige Identi¬ fizierung der Knotenpunkte möglich ist, sind diese jeweils als Raumkoordinaten innerhalb eines Koordinatensystems defi¬ niert .
Das Erzeugen derartiger Bilddatensätze erfolgt in Abhängigkeit der räumlichen Ausdehnung der Konstruktion. In vielen Bereichen der Technik wird das Ziel verfolgt, räumliche Kon¬ struktionen aus einer Vielzahl von standardisierten Modulen zusammenzusetzen. So ist es vergleichsweise kostengünstig möglich, jedes Modul für sich beispielsweise hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Bei einer Koppelung mehrerer Module zu einem räumlich ausgedehnten Körper kann es jedoch zu Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Modulen gelangen. So ist es möglich, Konstruktionen hervorzu- bringen, bei denen jedes Modul für sich beispielsweise eine ausreichende mechanische oder elektrische Festigkeit auf¬ weist, jedoch in Wechselweitung mit den weiteren Modulen eine instabile Konstruktion darstellt. Daher ist es nötig, selbst bei einer Verwendung von einzeln geprüften Modulen, das Zu- sammenwirken der Module zu überprüfen. Diese Überprüfung kann beispielsweise mittels elektronischer Datenverarbeitungseinrichtungen erfolgen, indem Bilddatensätze erzeugt werden, deren Knotenpunkte in einem Koordinatensystem eindeutig im Raum positioniert sind. Das Erzeugen derartiger Bilddatensätze ist relativ aufwendig, da in Abhängigkeit der Komplexität des räumlichen Gebildes an bestimmten Stellen Vereinfachungen angenommen werden können, wohingegen an anderen Stellen, die einer erhöhten Belastung ausgesetzt sind, genauere Modellie- rungen des Bilddatensatzes vorzusehen sind.
Dieses Optimieren eines Bilddatensatzes erfordert einen gro¬ ßen Zeitaufwand, wobei auf die Erfahrungen von Sachverständi¬ gen zurückgegriffen werden muss.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Bildtransformations¬ verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine einfache und schnelle Überprüfung von räumlich ausgedehnten Konstruktionen ermöglicht, welche aus Modulen zusammengesetzt sind.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Bilddatentransformations- verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass den Bilddatensätzen jeweils ein korrespondierendes Datenäquiva- lent zugeordnet ist, wobei mehrere Datenäquivalente miteinan¬ der verknüpfbar sind, eine räumliche Ausdehnung von miteinander verknüpften Datenäquivalenten innerhalb eines übergeordneten Koordinatensystems dargestellt wird und die Raumkoordi¬ naten der Knotenpunkte aus dem ersten und dem zweiten Koordi- natensystem unter Berücksichtigung der verknüpften Datenäquivalente in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert werden . Ein Einsatzbereich für das Bilddatentransformationsverfahren ist beispielsweise im Elektroapparate/Elektromaschinenbau vorgesehen. Das Verfahren kann jedoch auch bei allen anderen Konstruktionen eingesetzt werden, die eine räumliche Ausdeh- nung aufweisen und aus einzelnen Baugruppen/Modulen zusammengefügt werden. In Elektroenergieübertragungssystemen ist es beispielsweise bekannt, im Hochspannungsbereich gasisolierte Schaltanlagen (GIS) einzusetzen. Diese weisen ein Kapselungsgehäuse auf, welches neben der Bildung einer gasdichten Hülle auch der mechanischen Stabilität der Schaltanlage dient. Im Innern der Kapselungsgehäuse sind elektrische Leitungen, Schaltgeräte, Messeinrichtungen usw. angeordnet, wobei diese von einem unter erhöhtem Druck stehenden elektronegativen Gas umgeben sind. Durch die Erhöhung des Gasdruckes wird die Durchschlagsfestigkeit des Gases erhöht und dadurch kann ge¬ genüber einer unter atmosphärischen Bedingungen aufgebauten Anlage auf kleinerem Raum eine höhere Konzentration elektrisch aktiver Bauteile erzeugt werden.
Aus mechanischer Sicht ist das Kapselungsgehäuse ein dreidi¬ mensionales ausgedehntes System, welches im Wesentlichen aus miteinander verbundenen Druckbehältern gebildet ist. Die Druckbehälter bilden einzelne Module. Das Kapselungsgehäuse ist an mehreren Stellen gestützt. Werden temperaturbedingte Ausdehnungen im Kapselungsgehäuse unterdrückt, treten Zwangs¬ kräfte auf, die in der Regel nicht beherrschbar sind. Um die¬ se zu vermeiden, fügt man in das System aus Druckbehältern Kompensatoren ein, welche ohne nennenswerten Widerstand eine Dehnung zulassen. Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, durch geeignete Wahl von Punkten zur Abstützung an der gasisolierten Schaltanlage die im System vorhandene Elastizität auszunutzen. Bewusst wird bei Elastizität der Kapselungsge¬ häuse ausgenutzt. Dadurch werden die Gehäuse selbst bis zu ihrer mechanischen Grenzbelastbarkeit verformt. Aus Zeit- und Kostengründen wird eine Ermittlung der Belastung bisher beispielsweise mit groben Abschätzungsmethoden oder, wenn beispielsweise Erdbebenlasten zu beachten sind, mittels einer Stabwerksberechnung durchgeführt. Die Belastbarkeit der ein- zelnen Abschnitte des Kapselungsgehäuses wird umständlich ü- ber so genannte Flanschmomente bestimmt. Dem liegt die Über¬ legung zugrunde, dass die einzelnen Druckbehälter, welche das Kapselungsgehäuse bilden, an vordefinierten Stellen mittels miteinander gasdicht verbundener Flansche in Kontakt stehen. Zulässige Flanschmomente sind konservativ ausgelegt bzw. lie¬ gen nicht oder nur in unzureichender Beschreibung vor. Durch diese grobe Ermittlungsmethode kommt es häufig zu einer Über¬ dimensionierung des Kapselungsgehäuses, um vermutete Kräfte aufnehmen zu können bzw. es werden kostenintensive Kompensa- toren in einer größere Anzahl eingesetzt.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Bilddatentransfor- mationsverfahrens kann von derartigen aufwendigen Ermittlungsmethoden abgesehen werden. Weiterhin kann das Bilddaten- transformationsverfahren dazu eingesetzt werden, um in einer überschaubaren Zeit verschiedene vergleichsweise komplexe räumlich ausgedehnte Konstruktionen nacheinander zu berechnen und die Ergebnisse miteinander zu vergleichen, um die geeig¬ netste Konstruktion auszuwählen. In einem einfachsten Falle kann ein Körper mit einer räumlichen Ausdehnung aus zwei Modulen zusammengesetzt sein. Dazu ist es nötig, dass jedes der Module in einem Bilddatensatz hinterlegt ist, wobei jeder der Bilddatensätze jeweils eine Menge von Knotenpunkten aufweist und die jeweiligen Knotenpunkte innerhalb eines jeweiligen Koordinatensystems festgelegt sind. Es ist relativ aufwendig und unübersichtlich, mit den Bilddatensätzen der Module zu operieren. Daher ist es vorteilhaft, wenn man zu jedem der Bilddatensätze ein korrespondierendes Datenäquivalent zuord¬ net. Dieses korrespondierende Datenäquivalent kann vollstän- dig auf Belange der Konstruktion der Anlage abgestellt sein, das heißt, die Datenäquivalente können in ihrer Komplexität vereinfacht aufgebaut sein. Wesentlich ist für diese ledig¬ lich, dass bestimmte Eckdaten hinterlegt sind. Dazu ist es wichtig, bei dem Datenäquivalent beispielsweise Schnittstel¬ len zu definieren. Derartige Schnittstellen sind vorzugsweise Flansche über welche die realen Module miteinander verbunden werden. Im Bilddatensatz muss somit hinterlegt sein, welche Flansche miteinander korrespondieren können und ob bestimmte Lagen der Flanschverbindung zugelassen werden und andere Lagen in der Flanschverbindung auszuschließen sind. Weiterhin ist es nötig die Lage der Datenäquivalente im Raum eindeutig festzuhalten. Somit ist ihre Position sowie ihre Winkellage bezüglich der Position im Raum zu bestimmen. Über die Daten bezüglich der Raumlage sowie der Schnittstellen ist es möglich, die Datenäquivalente miteinander zu verknüpfen. Dies kann vorzugsweise mittels eines Computer-Adided-Design- (CAD) Programms erfolgen. Nach Art eines Baukastensystems kann jedes der Datenäquivalente ausgewählt und an ein weiteres Da- tenäquivalent angeflanscht werden. Somit ist es möglich, aus einer Vielzahl von Datenäquivalenten im Mindestfalle zwei Datenäquivalenten die räumliche Ausdehnung eines Körpers darzu¬ stellen. Ist eine Verknüpfung mehrerer Datenäquivalente erfolgt, wird ihre Lage innerhalb eines übergeordneten Daten- Systems dargestellt. Die Information über die verwendeten Da¬ tenäquivalente sowie deren Lage und Position innerhalb des übergeordneten Koordinatensystems kann nunmehr dazu genutzt werden, dass die Bilddatensätze, die jeweils für sich in ei¬ genen Koordinatensystemen definiert vorliegen, in das überge- ordnete Datensystem transformiert werden. Dabei wird berück¬ sichtigt, dass gegenüber der ursprünglichen Lage der Bilddatensätze in dem ersten bzw. in dem zweiten Koordinatensystem eine Verkippung bzw. Verdrehung oder Verschwenkung des korrespondierenden Datenäquivalentes innerhalb des übergeordne- ten Koordinatensystems erfolgt sein kann. Anhand der Informa¬ tionen der korrespondierenden Datenäquivalente über die Verkippung, Verschwenkung oder Verdrehung und die Position im Raum ist es nunmehr möglich, den korrespondierenden Bildda- tensatz aus seinem ursprünglich zugeordneten Koordinatensystem mit den entsprechenden Knotenpunkten in das übergeordnete Koordinatensystem zu transformieren.
Die Bilddatensätze können so in dem ursprünglichen Koordina- tensystem gepflegt werden. Die Anzahl und die Lage der Kno¬ tenpunkte können dort angepasst werden. So ist es beispiels¬ weise auch möglich, Änderungen in der Konstruktion von Modulen in dem ursprünglichen Bilddatensatz durch Änderungen von Knotenpunkten nachzubilden. Somit ist es möglich, die Bildda- tensätze innerhalb des ersten bzw. des zweiten Koordinatensystems jeweils zu optimieren. Wenn der Konstruktionsprozess mit Hilfe der Datenäquivalente mehrfach erfolgt, kann jeweils auf aktualisierte und optimierte Bilddatensätze mit einer je¬ weiligen Menge von Knotenpunkten zurückgegriffen werden. Da- durch ist eine effektivere Überprüfung von räumlich ausgedehnten Konstruktionen möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass Raumkoordinaten Bilddatensatz für Bilddatensatz nacheinander in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert werden.
Durch eine Verarbeitung und Transformation der Bilddatensätze zeitlich nacheinander ist es möglich, begrenzte Rechenkapazitäten vorzuhalten. Die Anzahl von parallel durchzuführenden Transformationen wird dadurch vermindert. Trotz geringer Rechenkapazitäten ist ein effektives und rasches Transformieren von Bilddaten möglich. Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass nach der Transformation aller Raumkoordinaten der Bilddatensätze in das übergeordnete Koordinationssystem diese zu einem ge¬ meinsamen transformierten Bilddatensatz zusammengefügt wer- den .
Nach einer Transformation aller Bilddatensätze in das übergeordnete Koordinatensystem liegen die Bilddatensätze zwar räumlich unmittelbar aneinander liegend an definierten Schnittstellen wie Flanschen von Modulen der räumlich ausgedehnten Konstruktion vor, jedoch ist eine Wechselwirkung zwischen den Knotenpunkten in dieser Form nur bedingt möglich. Daher ist es vorteilhaft aus den mehreren transformierten Bilddatensätzen einen gemeinsamen transformierten Bilddaten- satz zu erzeugen. Dabei werden alle Knotenpunkte, die vorher einen bestimmten Bilddatensatz zugeordnet waren und in das übergeordnete System transformiert wurden, zu einem gemeinsa¬ men Bilddatensatz verschmolzen. Das kann beispielsweise passieren, indem einzelne Knoten miteinander verschmolzen wer- den, und/oder zwischen einzelnen Knoten, die bisher verschiedenen Bilddatensätzen zugeordnet waren, bestimmte Mittlungs- funktionen definiert werden. Da bereits jeder der ursprünglich vorliegenden Bilddatensätze hinsichtlich seiner Lage von Knotenpunkten optimiert wurde, liegt nach einem Zusammenfügen mehrerer jeweils für sich optimierter Bilddatensätze ein gemeinsamer transformierter Bilddatensatz vor, welcher in Gänze optimiert ist. Da jeder der Bilddatensätze für sich optimiert wird, kann bei einer Konstruktion mit den Datenäquivalenten und einem Verknüpfen der Datenäquivalente miteinander immer auf vorteilhafte Bilddatensätze zurückgegriffen werden. Ge¬ genüber dem den bisher bekannten Verfahren, wobei ausgehend von einer Konstruktion ein für diese Konstruktion spezieller Bilddatensatz mit einer Vielzahl von Knotenpunkten in einem Koordinatensystem erzeugt und optimiert wird, hat das erfin- dungsgemäße Bildtransformationsverfahren den Vorteil, dass eine Optimierung der Knotenpunkte und des gemeinsamen trans¬ formierten Bilddatensatzes nicht mehr erforderlich ist. Wei¬ terhin wird die Genauigkeit der Überprüfung einer räumlichen Anordnung hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit verbessert, da parallel eine Vielzahl von Konstruktionen überprüft werden können und bei der Feststellung einer Optimierungsnotwendigkeit jeweils in dem ursprünglichen ersten oder zweiten Bilddatensatz die Optimierung erfolgen kann. Weitere Berech- nungen können dann, ausgehend von den optimierten Bilddatensätzen erfolgen. Dadurch wird ein iterativer Prozess gepflegt, welcher zu immer genaueren Bilddatensätze innerhalb des übergeordneten Koordinatensystems führt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass jedes Datenäquivalent zumindest eine Koppelstelle zum verbin¬ den mit einem weiteren Datenäquivalent aufweist.
Eine Koppelstelle kann beispielsweise eine Flanschverbindung an einem Gehäuse sein. Über derartig definierte Koppelstellen ist es möglich, die Datenäquivalente miteinander nur in be¬ stimmten definierten Positionen zu verknüpfen. Dies können zum einen konstruktionsbedingte Vorgaben sein, zum anderen können es auch bewusst Einschränkungen gewählt sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur Flansche mit mitein¬ ander korrespondierenden Abmaßen als Koppelstelle fungieren und die Datenäquivalente nur bei einem Übereinstimmen der Flanschdaten miteinander verbunden werden können. Darüber hinaus kann weiterhin eine Einschränkung hinsichtlich der La- ge der Datenäquivalente zueinander über die Koppelstelle ei¬ ner bestimmten Einschränkung unterworfen sein. Beispielsweise kann bei der Ausgestaltung eines kreisrunden Flansches vorgesehen sein, dass nur bestimmte Verdrehungen um den Kreisumfang der zu verbindenden Flansche zugelassen sind. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass Drehungen um eine Achse des Flansches beispielsweise nur um 90 Grad, 20 Grad usw. zu¬ gelassen werden. Neben dem vorstehenden Vorsehen von Flanschen als Koppelstelle können auch andere Verbindungsarten vorgesehen sein. Beispielsweise können auch entsprechende Steckverbindungen, Schweißverbindungen, Klebeverbindungen, Schrumpfverbindungen usw. in den Datenäquivalenten hinterlegt sein. Dabei ist durch die Datenäquivalente sichergestellt, dass nur miteinander korrespondierende Verbindungspartner ei- ne Verknüpfung der Datenäquivalente miteinander zulassen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein Datenäquivalent ein Volumen eines Raumkörpers abbildet.
Wie gasisolierte Schaltanlagen sind auch eine Vielzahl von anderen Konstruktionen modulartig aufgebaut. An einer gasisolierten Schaltanlage wird ein Modul beispielsweise durch ei¬ nen Druckbehälter des Kapselungsgehäuses definiert. Dieser Druckbehälter ist ein Raumkörper, welcher bestimmte Koppel- stellen, beispielsweise Flanschverbindungen, aufweist. Das
Datenäquivalent bildet das Volumen des Raumkörpers ab. Dabei kann die Abbildung des Volumens jedoch hinsichtlich der Art und Weise des Verknüpfens mehrerer Datenäquivalente miteinan¬ der optimiert sein. So kann das Datenäquivalent lediglich beispielsweise einen Hüllkörper darstellen, oder lediglich mögliche Koppelstellen aufweisen, deren Lage im Raum definiert ist. Dadurch ist es möglich, dass mehrere Datenäquiva¬ lente miteinander verknüpfbar sind. Die Datenäquivalente kön¬ nen dabei im Raum geschwenkt, gedreht, verkippt und auch in- nerhalb des Raumes verschoben werden. Ein weiteres an ein in bestimmter Weise im Raum positioniertes Datenäquivalent anzu¬ koppelndes Datenäquivalent ist in entsprechend gleichartiger Weise zu verkippen und über die Koppelstellen, welche zuläs- sig sind, an das ursprünglich im Raum positionierte Datenäquivalent in seiner Lage anzupassen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Knotenpunkte eines Bilddatensatzes jeweils innerhalb des Volumens des zugehörigen, durch ein Datenäquivalent abgebil¬ deten Raumkörpers angeordnet sind.
Die Knotenpunkte eines Bilddatensatzes sind in ihrer Lage derart gewählt, dass sie einen durch ein zugeordnetes Daten¬ äquivalent abgebildeten Raumkörper in seinem Volumen annähernd wiedergeben. Dazu können die Knotenpunkte auf der Ober¬ fläche des Raumkörpers angeordnet sein aber auch im Innern des Volumens des Raumkörpers liegen. Je nach Form, verwende- ten Materialien usw. für die später real auszuführende Konstruktion kann die Lage und die Anzahl der Knotenpunkte variieren .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zwischen zu- mindest zwei Knotenpunkten ein Element angeordnet ist, wel¬ ches Mittlungsfunktionen von physikalischen Größen zwischen den zwei Knotenpunkten abbildet.
Als Elemente zwischen Knotenpunkten kommen im einfachsten Falle bei der Verbindung zweier Knotenpunkte linienförmige Elemente zum Einsatz. Darüber hinaus können auch Membranen, also flächige Elemente oder auch räumlich ausgedehnte Elemen¬ te, wie Tetraeder, Oktaeder usw. Verwendung finden. Jedes dieser Elemente weist zumindest eine Mittlungsfunktion auf, um physikalische Größen zwischen zumindest zwei Knoten zu ü- bertragen. Die Mittlungsfunktionen können beispielsweise die Übertragung von Kräften, mechanischen Spannungen, Momenten usw. definieren. Durch den Einsatz derartiger Elemente werden die Knotenpunkte miteinander vernetzt. Diese Vernetzung er- möglicht es, beispielsweise ein aufgrund einer äußeren Kraft¬ wirkung an einem Knotenpunkt angreifende Kraft in einen Bild¬ datensatz einzuleiten und die Wechselwirkung mit weiteren Knotenpunkten zu verfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Raumkoordinaten der Knotenpunkte jedes Bilddatensatzes in einer Knotendatei und die zugehörigen Elemente in einer Ele¬ mentedatei gespeichert sind, wobei Elemente und Knotenpunkte einander eindeutig zugeordnet sind.
Eine separate Speicherung von Knotenpunkten je Bilddatensatz und der zugehörigen Elemente in einer Elementedatei ermög¬ licht zum einen eine eindeutige Definition von Eigenschaften des Bilddatensatzes. Zum anderen gestattet diese Art der
Speicherung die Bearbeitung von Knoten und Elementen in separater Form.
Eine derartige Knotendatei und Elementedatei kann dabei so- wohl für jeden der Bilddatensätze vorliegen und ausgehend von diesen Dateien kann nach einer Transformation der Knotenpunkt in ein übergeordnetes Koordinatensystem eine Erzeugung einer entsprechenden Knotendatei und zugehörigen Elementedatei vorgesehen sein. Wobei in diese übergeordnete Knoten- und zuge- hörigen Elementedatei die Informationen aus den vor der
Transformation in einer Vielzahl von Knoten- und Elementedateien, die den jeweiligen untransformierten Bilddatensätzen zugeordnet sind, einfließen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der gemeinsame transformierte Bilddatensatz mit physikalischen Größen beaufschlagbar ist und eine Berechnung von Lageänderungen der Knotenpunkte nach der Finite-Elemente- Methode erfolgt. Mit der Erzeugung eines gemeinsamen transformierten Bilddatensatzes ist es möglich, für komplexe Raumkörper eine Be¬ rechnung von Lageänderungen der Knotenpunkte nach der Finite- Elemente-Methode vorzunehmen. Bei der Finiten-Elemente-
Methode wird der transformierte Bilddatensatz mit physikali¬ schen Größen beaufschlagt; beispielsweise von außen einwir¬ kende Kräfte, die von einem Erdbeben oder durch die Gewichts¬ kraft der Gesamtkonstruktion oder aufgrund von thermischer Beanspruchung bewirkt sind. Durch die Finite-Elemente-Methode ist es möglich, an einem bestimmten Knotenpunkt bzw. bestimmten Knotenpunkten bzw. Elementen Kräfte angreifen zu lassen und die Reaktion des transformierten Bilddatensatzes zu er¬ mitteln .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiter vorsehen, dass die Datenäquivalente in einem Computer-Aided-Design- (CAD-) Programm hinterlegt sind und mit dem CAD-Programm mehrere Da¬ tenäquivalente verknüpft werden.
Ein Zusammenführen von räumlich ausgedehnten Körpern, die vorzugsweise modulartig ausgebildet sind, kann in einfacher Weise mittels Computer-Aided-Design (CAD) Programmen erfolgen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Datenäquivalente mit dem CAD-Programm verknüpft sind. Nach einem Konstruieren mittels des CAD-Programms und einer damit erfolgten Verknüpfung der Datenäquivalente innerhalb des übergeordneten Koordina¬ tensystems können diese Informationen genutzt werden, um die vorliegenden Bilddatensätze (erster, zweiter Bilddatensatz) in das übergeordnete Koordinatensystem zu transformieren und daraus folgend innerhalb dieses übergeordneten Koordinaten¬ systems einen gemeinsamen transformierten Bilddatensatz zu erzeugen. Die Operationen mit den Bilddatensätzen und die Transformation kann dabei innerhalb eines Programms zur Be- rechnung nach der Finite-Elemente-Methode erfolgen. Durch die Trennung von Konstruktionen (Verknüpfung der Datenäquivalente) und der Erzeugung eines gemeinsamen transformierten Bilddatensatzes in dem übergeordneten Koordinatensystem kann ein arbeitsteiliges Verfahren durchgeführt werden. Die Verbindung der Bilddatensätze und der korrespondierenden Datenäquivalente erfolgt dabei zu großen Teilen über die Koordinatensyste¬ me, wobei das CAD-Programm das übergeordnete Koordinatensys¬ tem definiert und das FEM-Programm die Bilddatensätze vorhält und die Transformation in das von dem CAD-Programm ausgeleitete übergeordnete Koordinatensystem mit der dort festgeleg¬ ten Lage der Datenäquivalente organisiert. Die Organisation kann jedoch auch von dem CAD-Programm vorgenommen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zumindest einem Teil der vorstehend beschriebenen Verfahrens¬ schritte erfolgt. Eine derartige Vorrichtung ist beispiels¬ weise ein elektronischer Rechner (Computer) .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Computerprogrammprodukt ein computerlesbares Medium mit Programm¬ anweisungen umfasst, die durch einen Computer ausführbar sind und gemäß einem Verfahren nach zumindest einigen der Schritte des vorstehenden Verfahrens zur Bilddatentransformation ermöglicht .
Durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt können eine große Anzahl von komplexen Berechnungen in kurzen Zeiträumen vorgenommen werden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche¬ matisch in Figuren gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die
Figur 1 eine Konstruktionszeichnung eines räumlich ausgedehnten Körpers, der aus verschiedenen Einzelmodu- len zusammengesetzt ist, die
Figur 2 ein Datenäquivalent eines ersten Bilddatensatzes, die
Figur 3 einen ersten Bilddatensatz zu dem Datenäquivalent und die
Figur 4 die Ansicht eines gemeinsamen transformierten Bilddatensatzes .
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer gasisolierten Schaltanlage, deren Kapselungsgehäuse aus einer Vielzahl von modulartigen Druckbehältern gebildet ist. Beispielhaft ist aus der Figur 1 ein so genannter Kreuzbaustein herausgezogen, dessen Datenäquivalent in der Figur 2 dargestellt ist. Das
Datenäquivalent zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Kop¬ pelstellen definiert sind, welche innerhalb eines übergeord¬ neten Koordinatensystems eindeutig in ihrer Lage festlegbar sind. Da der Kreuzbaustein jeweils bezüglich des Druckbehäl- ters gleichartig ausgeführt ist, kann jeweils auf dasselbe Datenäquivalent zurückgegriffen werden. Dieses Datenäquiva¬ lent kann mehrfach genutzt werden und mit anderen Datenäqui¬ valenten verknüpft werden. Die Lage und die Position der Datenäquivalente werden durch die in der Figur 1 gezeigte Kon- struktion festgelegt. In der Figur 2 ist ein Datenäquivalent modellhaft dargestellt, wobei Koppelstellen durch kreisförmige Scheiben dargestellt sind. Mehrere von diesen Datenäquiva¬ lenten sind nunmehr in Abhängigkeit der in der Figur 1 gezeigten Konstruktionszeichnungen innerhalb eines übergeordne- ten Koordinatensystems positioniert, so dass mittels entspre¬ chender Datenäquivalente die Konstruktionszeichnung aus der Figur 1 nachgebildet ist, wobei jedes der Datenäquivalente an einer bestimmten Position in bestimmter Lage innerhalb des übergeordneten Koordinatensystems angeordnet ist. Bei der An¬ ordnung der Datenäquivalente wird geprüft, ob die einander zugeordneten Koppelstellen zwischen benachbarten Datenäquivalenten in dieser Form und Lage zulässig sind.
Jedem der Datenäquivalente ist ein Bilddatensatz zugeordnet, welcher aus einer Vielzahl von Knotenpunkten gebildet ist (siehe Figur 3) . Zwischen den Knotenpunkten sind Elemente angeordnet, welche eine Mittlungsfunktion von physikalischen Größen zwischen zumindest zwei Knoten darstellen. Wie in der Figur 1 zu erkennen ist, sind an der dort dargestellten
Schaltanlage drei so genannte Kreuzbausteine verwendet. Jeder dieser drei Kreuzbausteine weist ein und dasselbe Datenäqui¬ valent auf. Wobei dieses Datenäquivalent einmal in einer Da¬ tenbank eindeutig definiert hinterlegt ist. Bei einer Kon- struktion zur Erzielung der in der Figur 1 dargestellten
Schaltanlage ist dasselbe Datenäquivalent dreimal zu verwen¬ den, wobei jeweils unterschiedliche Positionen im Raum einge¬ nommen werden und diese Positionen mit unterschiedlichen Lagen des Datenäquivalentes verbunden sind. Ausgehend von dem Datenäquivalent mit seiner bestimmten Lage und Position wird nunmehr auf den Bilddatensatz zurückgegriffen und die dort definierten Knotenpunkte des dortigen Koordinatensystems wer¬ den auf das übergeordnete Koordinatensystem umgerechnet . Da¬ durch ist es möglich, dass jeder der drei in der gasisolier- ten Schaltanlage verwendeten Kreuzbausteine auf denselben op¬ timierten Bilddatensatz zurückgreift. Dieser Bilddatensatz muss demzufolge nur einmal erzeugt und gepflegt werden. Der Bilddatensatz wird über die Datenäquivalente bezüglich der Positionen der Knotenpunkte sowie der Elemente umgerechnet. Beispielhaft ist in den Figuren 1 bis 4 das Erzeugen eines gemeinsamen transformierten Bilddatensatzes in dem übergeordneten Koordinatensystem dargestellt. Diese Transformation erfolgt vorzugsweise Bilddatensatz für Bilddatensatz nacheinan- der. Neben den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Kreuzbaustein werden auch die weiteren Module, die in der Figur 1 erkennbar sind, über deren jeweilige Datenäquivalente mit ihren Positionen und Lagen im Raum im übergeordneten Koordinatensystem definiert. Die jeweilig zugeordneten Bilddatensätze werden in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert. Nachdem alle Bilddatensätze, die ein entsprechendes Daten¬ äquivalent aufweisen, in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert worden sind, können die entsprechenden Knotendateien und Elementedateien der verwendeten Bilddatensätze zu einer gemeinsamen Knoten- bzw. Elementedatei zusammengefügt werden. Dabei sind die an den Schnittstellen liegenden Kostenpunkte benachbarter, nunmehr transformierter Bilddatensätze miteinander zu verschmelzen oder durch geeignete Mitt- lungsfunktionen miteinander zu verknüpfen. Mit dem Erzeugen einer gemeinsamen Knoten- sowie einer gemeinsamen Elementedatei ist ein gemeinsamer transformierter Bilddatensatz erzeugt. Anhand dieses gemeinsamen transformierten Bilddatensatzes, der in dem übergeordneten Koordinatensystem definiert ist, kann nunmehr die Anwendung der Finiten-Elemente-Methode erfolgen, um ein mechanisches Verhalten der räumlich ausgedehnten Konstruktion zu ermitteln.
Um das Verfahren effektiv durchführen zu können, ist es vorteilhaft, ein CAD-Programm sowie ein Programm zur Berechnung der Finiten-Elemente-Methode einzusetzen. Der Vorteil des
Verfahrens besteht darin, dass vom CAD-Modell eines oder meh¬ rerer Schaltanlagen leicht ein FEM-Modell generiert werden kann. Das FEM-Modell bedarf nur noch der zusätzlichen Eingabe der anzusetzenden Lasten und der Randbedingungen, um die mechanischen Verhältnisse berechnen zu können.
Übergabestellen bzw. Ableitungen zwischen CAD und FEM sind bekannt. Sie geschehen üblicherweise über standardisierte Formate (z. B. IGES oder DXF) . Je nach Anwendung wird vom CAD-Modell direkt abgeleitet oder die abzuleitenden Daten werden im CAD-Programm entsprechend vorbereitet und dann an das FEM-Programm übergeben. Mechanisch gute Berechnungsergeb- nisse können mit bekannten Methoden nur erreicht werden, wenn aus den Flächen und Linien des CAD im FEM so genannte Volu¬ menelemente erzeugt werden. Dabei arbeitet man in Schleifen bis ein optimales Ergebnis erreicht ist. Verfahrensbedingt wird hierbei das CAD-Modell ständig verändert, das heißt, bei jeder Schleife muss die Erzeugung der Volumenelemente neu vonstatten gehen. Die im Programm einzustellende Feinheit der Modellierung geht in die Qualität der Ergebnisse ein und muss situationsgerecht beeinflusst sein - zum Beispiel wenn der gewählte Feinheitsgrad nicht zum abgeleiteten Modell passt oder die Berechnungsergebnisse zu ungenau sind. Eine hohe Er¬ gebnisqualität bei der Berechnung des Kapselungsgehäuses be¬ darf meist eines entsprechenden Aufwands bei der Modellie¬ rung. Mit steigender Größe und Komplexität steigt dieser Auf¬ wand.
Der erfindungsgemäße Ansatz einer Kopplung orientiert sich daher an dem Vorgehen beim Aufbau einer Schaltanlage mittels CAD. Dort werden in der Datei der Anordnungszeichnung nur Positionen, Lage und Name der CAD-Module gespeichert. Das Aus- sehen der einzelnen CAD-Module selbst wird bei jedem Pro¬ grammstart aus einer Datenbank (Datenäquivalente) abgerufen. In ähnlicher Weise wird nun das FEM-Modell erzeugt. Die In¬ formation von Position, Lage und der Name der Datenäquivalente werden aus der CAD-Datei abgerufen. In einer Datenbank liegen spiegelbildlich zu den CAD-Modulen die Daten der FEM- Module (Bilddatensätze) . Die Daten der FEM-Module liegen in Form von Knoten- und dazugehörigen Element-Dateien vor. Für jeden Druckbehälter gibt es ein zugehöriges FEM-Modul . Inner- halb einer Knotendatei wird jeder Knotenpunkt mit einer Num¬ mer und den 3D-Raumkoordinaten des FEM-Moduls beschrieben. Eine Elementdatei besteht aus wiederum nummerierten Elementen, welche durch mehrere Knotenpunktenummern beschrieben sind. Um ein FEM-Gesamtmodell zu erzeugen, wird zuerst jede Koordinate eines Knotenpunktes über die Lage des Datenäquiva¬ lentes im CAD auf die neuen Koordinaten transformiert. Die Knotenpunktnummern werden auf innerhalb der Gesamtanlage eindeutige Indexnummern verändert. Danach werden innerhalb der Elementdatei die ursprünglichen Knotenpunktnummern durch die neuen Indexnummern ersetzt. Dies geschieht für jedes vorhan¬ dene Gehäuse in der Gesamtanlage. Als letzter Schritt werden alle nun neu erzeugten Knotenpunkte und Elementdateien zusammengefügt. Hierzu werden alle Knotenpunkte der einzelnen Da¬ teien in eine Gesamt-Knotendatei und alle nun vorhandenen E- lemente in eine Gesamt-Elementdatei geschrieben. Diese neu erzeugten FEM-Dateien beinhalten nun die gesamte Schaltanlage mit der durch die einzelnen FEM-Module vorgegebenen Vernetzung. Nach dem Import dieser Datei in das eigentliche FEM- Programm werden die noch nicht verbundenen Koppelstellen me- chanisch zusammengefügt, das heißt, es steht am Ende ein kom¬ plett und stabil vernetztes gasisolierte Schaltanlage zur Verfügung, welche nach Eingabe von Lasten und Randbedingungen berechnet werden kann. Vernetzungsprobleme entstehen nicht, da diese bereits beim Erstellen der Bilddatensätze bereinigt worden sind. Die Bilddatensätze wurden vor der Transformation nach Qualitätskriterien optimiert.

Claims

Patentansprüche
1. Bilddatentransformationsverfahren, wobei ein erster Bilddatensatz sowie ein zweiter Bilddatensatz vorliegt, welche jeweils eine Menge von Knotenpunkten aufweisen, wobei die Knotenpunkte des ersten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines ersten Koordinatensystems und die Knotenpunkte des zweiten Bilddatensatzes als Raumkoordinaten eines zweiten Koordinationssystems vorliegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass den Bilddatensätzen jeweils ein korrespondierendes Datenäqui¬ valent zugeordnet ist, wobei mehrere Datenäquivalente miteinander verknüpfbar sind, eine räumliche Ausdehnung von miteinander verknüpften Daten- äquivalenten innerhalb eines übergeordneten Koordinatensys¬ tems dargestellt wird und die Raumkoordinaten der Knotenpunkte aus dem ersten und dem zweiten Koordinatensystem unter Berücksichtigung der verknüpften Datenäquivalente in das übergeordnete Koordinaten- System transformiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Raumkoordinaten Bilddatensatz für Bilddatensatz nacheinander in das übergeordnete Koordinatensystem transformiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach der Transformation aller Raumkoordinaten der Bilddaten- sätze in das übergeordnete Koordinationssystem diese zu einem gemeinsamen transformierten Bilddatensatz zusammengefügt werden .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jedes Datenäquivalent zumindest eine Koppelstelle zum verbin¬ den mit einem weiteren Datenäquivalent aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Datenäquivalente ein Volumen eines Raumkörpers abbildet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Knotenpunkte eines Bilddatensatzes jeweils innerhalb des Volumens des zugehörigen, durch ein Datenäquivalent abgebil¬ deten Raumkörpers angeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen zumindest zwei Knotenpunkten ein Element angeordnet ist, welches Mittlungsfunktionen von physikalischen Größen zwischen den zwei Knotenpunkten abbildet.
8. Verfahren nach einem der Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Raumkoordinaten der Knotenpunkte jedes Bilddatensatzes in einer Knotendatei und die zugehörigen Elemente in einer EIe- mentedatei gespeichert sind, wobei Elemente und Knotenpunkte einander eindeutig zugeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der gemeinsame transformierte Bilddatensatz mit physikali¬ schen Größen beaufschlagbar ist und eine Berechnung von Lageänderungen der Knotenpunkte nach der Finite-Elemente-Methode erfolgt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Datenäquivalente in einem CAD- (Computer-Aided-Design) Programm hinterlegt sind und mit dem CAD-Programm mehrere Da- tenäquivalente verknüpft werden.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Computerprogrammprodukt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Computerprogrammprodukt ein computerlesbares Medium mit Programmanweisungen umfasst, die durch einen Computer ausführbar sind und gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprü- che 1 bis 10 ausgebildet sind.
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