Simulation des physikalischen Verhaltens bei der digitalen Absicherung von automatisierten Montageanlagen
Anton Strahilov
In Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, welche eine digitale, mechatronische Absicherung von automatisierten Montageanlagen unter Berücksichtigung des physikalischen Verhaltens der Anlagenteile und -komponenten ermöglicht. Die Methode wird in den drei Schritten Vorbereitung des Simulationsmodells, physikbasierte mechanische Absicherung und physikbasierte Virtuelle Inbetriebnahme unterteilt.
Im ersten Schritt wird eine aus vier Teilschritten bestehende Vorgehensweise für die Vorbereitung des Simulationsmodells aus dem 3DCAD-Geometriemodell der Montageanlage vorgestellt. In diesem Rahmen wird auch die Methode der Rollenbasierten Anlagenentwicklung erläutert, welche eine schnelle und einfache Durchführung des ersten Prozessschritts der Absicherungsmethode ermöglicht.
Der zweite Schritt der Methode, die physikbasierte mechanische Absicherung, umfasst die drei Teilschritte Absicherung der Anlagenkinematik, Absicherung der Anlagendynamik und Absicherung der Anlagensteifigkeit. Alle diese Teilschritte werden ausführlich erläutert und anhand einfacher Beispiele vorgeführt.
Des Weiteren befasst sich der letzte Schritt der vorgestellten Methode mit der Absicherung der Steuerungsprogramme der Montageanlage unter Betrachtung des physikalischen Verhaltens der Anlagenteile und -komponenten. Für diesen Zweck wird die existierende Virtuelle Inbetriebnahme eingesetzt, mit dem Unterschied, dass das physikalische Verhalten der Anlagenteile bzw. -komponenten mitberücksichtigt wird. Es wird dabei stark auf das Zusammenspiel zwischen den über die Pneumatik gesteuerten Anlagenkomponenten, wie z. B. Pneumatikzylinder, und dem Steuerungsprogramm eingegangen.
Abschließend erfolgt die Verifizierung der an die entwickelte Methode gestellten Anforderungen. Dabei wird anhand der aus der durchgeführten Umsetzung gewonnenen Ergebnisse bzw. Erkenntnisse die Einhaltung der Anforderungen diskutiert. Darüber hinaus werden die Simulationsergebnisse zusätzlich bezüglich ihrer Genauigkeit validiert.
