Kollisionserkennung in numerischen Steuerungen mit der Distanzfeldmethode

Author:   Karl-Heinz Kayser
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Volume:   78
ISBN:  

9783540510789


Pages:   131
Publication Date:   12 June 1989
Format:   Paperback
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Kollisionserkennung in numerischen Steuerungen mit der Distanzfeldmethode


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Overview

Die Vermeidung von Kollisionen an Fertigungseinrichtungen erhöht deren Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wesentlich. Von den möglichen prinzipiellen Verfahren zur Kollisionsüberwachung an Fertigungseinrichtungen erfüllt nur die rechnerische Methode die Anforderungen an Geschwindigkeit (On-line-Kollisionsüberwachung), Kostenaufwand und Funktionalität. Die Gesamtfunktion einer mathematischen Kollisionsüberwachung wird im wesentlichen durch die Festlegung eines geeigneten, rechnerinternen Modells für die Geometrien kollidierender Körper beeinflußt. Bei dem hier entwickelten Verfahren erfolgt die Beschreibung von Geometrien durch skalare und vektorielle Felder (Distanz- und Distanzänderungsfelder). Der Vorteil dieser Darstellung liegt in der Einfachheit und Universalität der Algorithmen. Körper mit komplexen Oberflächen und deren mögliche Kollisionen sind durch einfache Polynomgleichungen darstellbar und damit für eine Realisierung auf Mikrorechnersystemen besonders geeignet. Ein weiterer Vorteil der Distanzfeldmethode besteht in der Möglichkeit, Ausweichrichtungen einfach zu ermitteln und Maße für die minimale Distanz zwischen zwei beliebigen Körperoberflächen zu berechnen.

Full Product Details

Author:   Karl-Heinz Kayser
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Volume:   78
Dimensions:   Width: 14.80cm , Height: 0.80cm , Length: 21.00cm
Weight:   0.195kg
ISBN:  

9783540510789


ISBN 10:   3540510788
Pages:   131
Publication Date:   12 June 1989
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
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Language:   German

Table of Contents

1 Einleitung.- 2 Analyse der Kollisionsproblematik.- 2.1 Einfuhrung und Begriffe.- 2.1.1 Wirkungskette einer Kollision.- 2.1.2 Prinzip der Kollisionsuberwachung.- 2.2 Aufgaben und Anforderungen an eine Kollisionsuberwachung.- 2.3 Stand der Technik.- 2.3.1 Prinzipielle Loesungsmoeglichkeiten.- 2.3.2 Bewertung realisierter mathematischer Verfahren.- 2.4 Zielsetzung.- 3 Integration einer mathematischen Kollisionsuberwachung in eine numerische Steuerung.- 3.1 Funktionale Integration.- 3.2 Datenschnittstellen der Kollisionserkennung.- 3.2.1 Ausgangsdaten.- 3.2.2 Eingangsdaten.- 3.3 Datentechnische Integration.- 3.3.1 Integration in den Datenfluss einer NC.- 3.3.2 Datenversorgung der Kollisionserkennung.- 3.3.2.1 Bewegungsinformation.- 3.3.2.2 Informationen uber Koerper.- 3.3.2.3 Informationen uber Kollisionsfalle.- 3.4 Realisierung der zeitlichen Entkopplung.- 4 Untersuchung und Bewertung mathematischer Verfahren zur Kollisionserkennung.- 4.1 Aufgabenanalyse.- 4.2 Anforderungen an mathematische Verfahren.- 4.3 Mathematische Verfahren zur Kollisionserkennung.- 4.3.1 Modelleigenschaften.- 4.3.2 Rechnerinterne Modelle fur die Kollisionserkennung.- 4.3.2.1 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der Dar-stellung von Koerpern durch Flachengleichungen.- 4.3.2.2 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der Dar-stellung von Koerpern durch Volumengleichungen.- 4.3.2.3 Verfahren zur Kollisionserkennung bei der diskreten Darstellung von Koerpern.- 4.4 Verfahren zur Kollisionserkennung bei bewegten Koerpern.- 4.4.1 Diskretisierung der Bewegungsbahn.- 4.4.2 Hullkoerpergenerierung.- 4.4.3 Analyse des Verlaufs der minimalen Distanz.- 4.5 Bewertung der Verfahren.- 5 Distanzfelddarstellung von Koerpern.- 5.1 Grundlagen der Distanzfeldbeschreibung.- 5.1.1 Geometrisches Gedankenmodell.- 5.1.2 Anforderungen an ein mathematisches Modell.- 5.2 Distanzfelder realer Koerper.- 5.2.1 Koerper 1. Ordnung.- 5.2.2 Koerper 2. Ordnung.- 5.2.3 Koerper hoeherer Ordnung.- 5.2.3.1 Anforderungen an Gleichungen hoeherer Ordnung.- 5.2.3.2 Auswahl moeglicher Gleichungen hoeherer Ordnung.- 5.2.4 Zusammengesetzte Koerper.- 5.3 Eigenschaften von Distanzfeldern.- 6 Kollisionsalgorithmen.- 6.1 Beschreibung der Kollision.- 6.2 Eigenschaften der Kollisionsgleichung.- 6.3 Loesung der Kollisionsgleichung.- 6.3.1 Prinzipielle Verfahren zur Minimumsbestimmung.- 6.3.2 Verfahren zur Minimumsbestimmung bei nicht unimodalen Kollisionsgleichungen.- 6.3.3 Optimierung von Iterationsverfahren.- 7 Kollisionserkennung bei bewegten Koerpern.- 7.1 Problemanalyse.- 7.1.1 Voraussetzungen.- 7.1.2 Loesungsprinzip und Aufgabenanalyse.- 7.2 Verfahren zur Analyse der Distanzkurve.- 7.2.1 Distanzbestimmung.- 7.2.2 Naherung der Distanzkurve.- 7.2.3 Minimumsbestimmung der genaherten Distanzkurve.- 8 Realisierung.- 8.1 Analyse von Kollisionsfallen an einer Walzfrasmaschine.- 8.1.1 Kollisionsursachen.- 8.1.2 Kollisionen.- 8.1.3 Kollisionsfalle und Kollisionskoerper.- 8.2 Programm- und geratetechnische Umsetzung.- 8.2.1 Umsetzung mathematischer Algorithmen.- 8.2.2 Beauftragbare Funktionen.- 8.2.3 Einbindung in das bestehende Steuerungssystem.- 8.3 Ergebnisse.- 9 Zusammenfassung.- Schrifttum.

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