WO2002025502A1 - Parametrische modellierung von 3d-rohbaustrukturen - Google Patents
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- WO2002025502A1 WO2002025502A1 PCT/DE2001/003511 DE0103511W WO0225502A1 WO 2002025502 A1 WO2002025502 A1 WO 2002025502A1 DE 0103511 W DE0103511 W DE 0103511W WO 0225502 A1 WO0225502 A1 WO 0225502A1
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
Definitions
- the invention relates to a method for parametric structural modeling according to the preamble of patent claim 1.
- a CAD model is built in which the user explicitly creates geometric elements (point, curve, surface). Piece by piece, they are lined up - like a puzzle - until the whole model is finished. In the event of global changes to the model design, the affected geometric elements must be deleted one after the other, new ones created or if possible usable elements are adjusted. This process is time consuming and can take several days per iteration.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method for modeling 3D bodyshell structures which leads to a great saving of time when deriving model variants and when carrying out global changes to a fully described bodyshell.
- the advantage of parametric modeling is that the user manipulates the geometric elements of a model via a number of support points (hereinafter called influence points).
- influence points a number of support points
- the individual geometry elements themselves are implicitly generated or changed by the system when parameter values are changed by the user.
- a self-contained 3D surface model provides the basis for automatically generating computer networks for further calculations (structural mechanics, aerodynamics, ).
- the time saved compared to manual networking of CAD models is again in the day and week range, since every change to the CAD model in the design process must also be followed up on the computing models.
- the parametric modeling of bodyshells consists of two development steps: Sl: The generation of a new, parametric basic model as the starting point for the modeling or derivation of further bodyshell variants. S2:. The modeling of body shell variants by manipulating the basic model by changing parameter values.
- Parameters in this context include basic vehicle technical dimensions, such as vehicle length, height, width, wheelbase, track width etc. or also individual points of influence that describe the layout or vehicle dimension concept.
- Step 1 is shown in two interlinked work steps:
- S 1 a Modeling the shell structure or topology.
- the parametric basic body models are stored sulczessive in a database for "bodyshell types” and are therefore available for later variant modeling (step 2).
- Step 2 is done in two ways:
- Groups can have a hierarchical relationship, i.e. sub-groups can be formed or groups can also be divided into geometric elements, i.e. these are then defined in several groups. Groups are typically used to describe assemblies or components
- the entire bodyshell is modified via predefined vehicle parameters (wheelbase, vehicle length, width, height, windscreen inclination angle, hood length, front / rear overhang, ).
- vehicle parameters wheelbase, vehicle length, width, height, windscreen inclination angle, hood length, front / rear overhang, .
- the parametric is e.g. B. controlled by two program modules, SFE / CONCEPT and NEOGEO.
- SFE / CONCEPT essentially covers the work step Sla, with which an initially non-parametric surface model of a body-in-white is modeled.
- Sla work step Sla
- an initially non-parametric surface model of a body-in-white is modeled.
- the basic geometric elements are in
- SFE / CONCEPT points, curves, surfaces, nodes (7) have been expanded with additional information. That each element knows its function (flange surface, beam profile, beam, sheet field edge, ..), as well as its position and neighborhood in the shell structure ("I am the point x, belong to the curve y, which is part of the beam profile z of the beam w" ).
- NEOGEO covers the operations Slb, S2a and S2b. It accesses the SFE / CONCEPT data elements via an interface provided by SFE and controls the generation of the SFE / CONCEPT elements via a set of rules for the parameter relationships in the entire body-in-white model.
- NEOGEO The functionality of NEOGEO is accessible in the start window of SFE / CONCEPT via the button "User Functions”.
- the main functions are: • Definition and management of groups Here the basic elements from SFE / CONCEPT become higher-quality vehicle components (longitudinal, cross member, A, B, C, D pillar, ...) and assemblies (stem, rear, roof, passenger compartment, .... ) summarized. • Complex modification • Direct manipulation
- the functionality is summarized in a logical area in the user interface.
- the group is defined by
- Modification of own groups - add or delete own points in groups. (Display of names and graphical highlighting of the points, bars, nodes belonging to the group,
- Delete your own groups (display the elements belonging to the group). Information in which groups the point is located is saved with the change history, the way in which the point got to this position. For lines and bars, the start and end coordinates, difference vector and length of the line are saved. This information is displayed and elements are graphically highlighted.
- the direct modifications are made through translation, rotation, centric stretching. Points / groups are selected interactively.
- a displacement vector is entered in coordinates or selection of two points.
- Rotations take place freely in space or around defined axes.
- the direct dimensioning is done by interactively changing dimensions / angles, which are directly connected to the influence points and cause a shift of the groups.
- the test functionality is achieved by optionally automatically checking the geometry.
- the corresponding areas are displayed graphically and are shown by a show / no show functionality, if possible with a correction suggestion.
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Modellierung von 3D-Rohbaustrukturen, das zu einem großen Zeitgewinn bei der Ableitung von Modellvarianten bzw. bei der Durchführung globaler Änderungen an einer vollständig beschriebenen Rohbaukarosserie führt. Der Vorteil bei der parametrischen Modellierung liegt darin, daß der Anwender die Geometrieelemente eines Modells über eine Anzahl von Stützstellen (nachfolgend Einflußpunkte genannt) manipuliert. Die einzelnen Geometrieelemente selber werden implizit vom System generiert oder verändert, wenn Parameterwerte über den Benutzer geändert werden. Ein weiterer Vorteil der Parametrik besteht darin, daß die Geometrieelemente vom System immer 'sauber' aufgebaut sind. Es existieren keine Unstetigkeiten (Spalten, Lücken) bei Elementübergängen, wie sie häufig in manuell erzeugten Modellen zu finden sind.
Description
Beschreibung
Parametrische Modellierung von 3D-Rohbaustrukturen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur parametrischen Rohbaumodellierung nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Globale Änderungen am gesamten Maßkonzept des Fahrzeugs, wie z. B. Erhöhung des Dachrahmens zur Nerbesserung des Ein- und Ausstiegs oder der Ableitung verschiedener Package-Konstellationen zur Optimierung des Raumangebots in der Fahrgastzelle sind mit herkömmlicher Arbeitsweise ohne Parametrik sehr zeitintensiv und können mehrere Tagen in Anspruch nehmen.
Bei der herkömmlichen Arbeitsweise wird ein CAD-Modell aufgebaut, indem der Benutzer explizit Geometrieelemente (Punkt, Kurve, Fläche) erzeugt. Stück für Stück werden diese - einem Puzzle gleichend - aneinandergereiht bis das ganze Modell fertig ist. Bei globalen Änderungen des Modellentwurfs müssen die betroffenen Geometrielemente nacheinander wieder gelöscht, neue erzeugt oder falls möglich
verwertbare Elemente angepaßt werden. Dieser Prozeß ist zeitintensiv und kann pro Iteration mehrere Tagen in Anspruch nehmen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Modellierung von 3D-Rohbaustrukturen anzugeben, das zu einem großen Zeitgewinn bei der Ableitung von Modellvarianten und bei der Durchfuhrung globaler Änderungen an einer vollständig beschriebenen Rohbaukarosserie führt.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Vorteil bei der parametrischen Modellierung liegt nun darin, daß der Anwender die Geometrieelemente eines Modells über eine Anzahl von Stützstellen (nachfolgend Einflußpunkte genannt) manipuliert. Die einzelnen Geometrieelemente selber werden implizit vom System generiert oder verändert, wenn Parameterwerte über den Benutzer geändert werden.
Ein weiterer Vorteil der Parametrik besteht darin, daß die Geometrieelemente vom System immer „sauber" aufgebaut sind. Es existieren keine Unstetigkeiten (Spalten, Lücken) bei Elementübergängen, wie sie häufig in manuell erzeugten Modellen zu finden sind.
Ein in sich geschlossenes 3D-Flächenmodell bietet die Grundlage, Rechennetze für weiterführende Berechnungen (Strul turmechanik, Aerodynamik, ...) automatisch zu erzeugen. Der Zeitgewinn gegenüber manueller Vernetzung von CAD-Modellen liegt nochmals im Tage- und Wochenbereich, da jede Änderung am CAD-Modell im Entwurfsprozess auch an den Rechenmodellen nachgezogen werden muß.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausfuhrungsbeispielen beschrieben.
Die parametrische Modellierung von Rohbaukarosserien besteht aus zwei Entwicklungsschritten:
Sl: Die Generierung eines neuen, parametrischen Grundmodells als Ausgangsbasis für die Modellierung bzw. Ableitung weiterer Rohbauvarianten. S2 : . Die Modellierung von Rohbauvarianten über die Manipulation des Grundmodells durch die Änderung von Parameterwerten.
Parameter in diesem Kontext sind u.a. fahrzeugteclmische Grundmaße, wie Falirzeuglänge, -höhe, breite, Radstand, Spurweite etc. oder auch einzelne Einflußpunkte, die das Layout bzw. Fahrzeug-Maßkonzept beschreiben.
Schritt 1 wird in zwei in sich vernetzte Arbeitsgängen dargestellt:
S 1 a: Modellierung der Rohbaustruktur bzw. der Topologie.
Slb: Definition von Parametern und deren funktionale Beziehungen untereinander und zur gesamten Rohbaugeometrie.
Die parametrischen Karosseriegrundmodelle werden sulczessive in einer Datenbasis für „Rohbautypen" abgelegt und sind somit für die spätere Variantenmodellierung (Schritt 2) verfügbar.
Schritt 2 wird über zwei Arten ausgeführt:
S2a: Die direkte Manipulation
Bei der Definition der Parameter und Funktionszusammenhänge sind die einzelnen Geometrielemente in Gruppen zusammengefaßt und können als
Einheit verschoben und gedreht werden.
Gruppen können dabei in einer hierarchischen Beziehung stehen, d.h. es können Untergruppen gebildet werden oder Gruppen können sich auch in Geometrieelemente teilen, d.h. diese sind dann in mehreren Gruppen definiert. Mit Gruppen werden typischerweise Baugruppen bzw. Bauteile beschrieben
(Dach, A-Säule, Fahrgastzelle, Frontmodul, Heck, ....)
S2b: Die komplexe Modifikation
Bei dieser Methode wird der gesamte Rohbau über vordefinierte Fahrzeugparameter ( Radstand, Fahrzeuglänge, -breite, -höhe, Scheibenneigungswinkel, Motorhaubenlänge, vorderer / hinterer Überhang, ...) modifiziert. Bei Änderung der Parameterwerte wird die gesamte
Rohbaugeometrie über die Regelalgorithmen von System überarbeitet und neu generiert.
Die Parametrik wird z. B. über zwei Programm-Module, SFE/CONCEPT und NEOGEO, gesteuert.
SFE/CONCEPT deckt im wesentlichen den Arbeitsgang Sla ab, mit dem ein zunächst nicht parametrisches Flächenmodell eines Rohbaus modelliert wird. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen CAD-System sind die Basisgeometrieelemente in
SFE/CONCEPT (Punkte, Kurven, Flächen, Knoten ...) durch Zusatzinformationen erweitert worden. D.h. jedes Element kennt seine Funktion (Flanschfläche, Balkenprofil, Balken, Blechfeldkante,..), sowie seine Position und Nachbarschaft in der Rohbaustruktur („ich bin der Punkt x, gehöre zu der Kurve y , die Bestandteil ist des Balkenprofils z des Balkens w").
NEOGEO deckt die Arbeitsgänge Slb, S2a und S2b ab. Es greift über eine von SFE bereitgestellte Schnittstelle auf die Datenelemente von SFE/CONCEPT zu und steuert die Generierung der SFE/CONCEPT-Elemente über ein Regelwerk der Parameterbeziehungen im gesamten Rohbaumodell.
Die Funktionalität von NEOGEO ist im Startfenster von SFE/CONCEPT über den Button „User Functions" zugänglich. Die wesentlichen Funktionen sind: • Definition und Verwaltung von Gruppen
Hier werden die Grundelemente aus SFE/CONCEPT zu höherwertigen Fahrzeugkomponenten (Längs-, Querträger-, A-,B-,C-,D-Säule, ...) und Baugruppen (Vorbau, Heck, Dach, Fahrgastzelle, ....) zusammengefaßt. • Komplexe Modifikation • Direkte Manipulation
Die Funktionalität wird in der Oberfläche in einem logischen Bereich zusammengefaßt.
Die Gruppendefinition erfolgt durch
Vordefinieren von Gruppen beim Modellieren - Anwender benötigt Kenntnisse des Modellierens im SFE Konzept.
• Definition von eigenen Gruppen durch den Anwender -^ Keine tieferen Kenntnisse im Modellieren nötig.
Eigene Gruppen werden erzeugt durch
Kopieren einer vorhandenen Gruppe interaktives Erweitern um neue Punkte Selektion von Einflußpunkten neuer Gruppen.
(Korrekturmöglichkeit beim verdicken ist verfügbar). Eigene Gruppen werden bearbeitet durch
Modifikation von eigenen Gruppen- hinzufügen bzw. löschen von eigenen Punkten in Gruppen. (Anzeigen der Namen und grafisches Hervorheben der zur Gruppe gehörenden Punkte, Balken, Knoten,
Flächen ...).
Umbenennen von Gruppen Eigene Gruppen werden gelöscht durch
Löschen der eigenen Gruppen (Anzeigen der zur Gruppe gehörenden Elemente).
Information in welchen Gruppen der Punkt sich befindet, wird mit der Änderungshistorie, auf welchem Weg der Punkt zu dieser Position gekommen ist, gespeichert. Bei Linien und Balken werden Anfangs- und Endkoordinaten, Differenzvektor und Länge der Linie gespeichert. Diese Informationen werden angezeigt und Elemente werden grafisch hervorgehoben.
Die direkte Modifikationen erfolgt durch Translation, Rotation, zentrische Streckung. Es werden Punkte/Gruppen interaktiv ausgewählt.
Ein Verschiebungsvektor wird in Koordinaten oder Selektion von zwei Punkten eingegeben.
Drehungen erfolgen frei im Raum oder um definierte Achsen.
Komplexe Modifikationen erfolgen durch firmenspezifische Vorgaben, die steuerbar über eine Art Makrosprache sind, die Rechenoperationen ermöglichen und den Inhalt der Fenster und die Vorbelegung der Fenster steuern.
Es werden definierte Maße mit Vorlegung der aktuellen Werte vorgegeben.
Die direkte Bemaßung erfolgt über interaktives Ändern von Maßen/Winkeln, die direkt an die Einflußpunkte angebunden sind und eine Verschiebung der Gruppen bewirkt.
Die Prüffunlctionalität wird durch optional automatisches Prüfen der Geometrie erreicht.
Es wird geprüft, ob sich topologische Fehlstellen durch die parametrischen
Modifikationen ergeben haben, die bei einer Netzgenerierung zu Problemen fuhren können,
Bei Problemstellen, werden die entsprechenden Bereiche grafisch angezeigt und durch eine Show/No Show - Funktionalität dargestellt, wenn möglich mit Korrekturvorschlag.
Claims
1. Verfahren zur parametrischen Rohbaumodellierung, insbesondere von SD- Rohbaustrukturen, dadurch gekennzeichnet,
- daß ein neues, parametrisches Grundmodell als Ausgangsbasis für die Modellierung oder Ableitung weiterer Rohbauvarianten verwendet wird, derart, daß die Rohbaustruktur oder Topologie modelliert wird und Parameter und deren funktionale Beziehungen untereinander und zur Rohbaugeometrie definiert werden, und
- daß die Modellierung von Rohbauvarianten über die Modifikation des Grundmodells durch Änderung der Parameter erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte Modifikation der definierten Parameter und Funktionszusammenhänge durchgeführt wird, wobei bei der Definition der Parameter und Funktionszusammenhänge die einzelnen Geometrieelemente in Gruppen zusammengefaßt und als Einheit verschoben und gedreht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine komplexe Modifikation des gesamten Rohbaus über vordefmierte Fahrzeugparameter durchgeführt wird, wobei bei Änderung der Parameterwerte die gesamte Rohbaugeometrie über Regelalgorithmen von Systemen überarbeitet und neu generiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- daß zunächst ein nicht parametrisches Flächenmodell eines Rohbaus erstellt wird, - daß die Parameterisierung über die Definition von Gruppen entsprechender
Geometrieelemente direkt oder komplex erfolgt, und
- daß das Rohbaumodell abgespeichert wird und die Daten in einer vorgegebenen Form ausgegeben werden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000146741 DE10046741A1 (de) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | Parametrische Modellierung von 3D-Rohbaustrukturen |
DE10046741.5 | 2000-09-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2002025502A1 true WO2002025502A1 (de) | 2002-03-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/DE2001/003511 WO2002025502A1 (de) | 2000-09-21 | 2001-09-13 | Parametrische modellierung von 3d-rohbaustrukturen |
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---|---|
DE (1) | DE10046741A1 (de) |
WO (1) | WO2002025502A1 (de) |
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- 2000-09-21 DE DE2000146741 patent/DE10046741A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-09-13 WO PCT/DE2001/003511 patent/WO2002025502A1/de active Application Filing
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Also Published As
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DE10046741A1 (de) | 2002-04-11 |
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