Diplomarbeit (*.pdf - 5,3MB) - Faculty of Computer Science ...

geschaffen werden musste, mit dem noch zur Laufzeit ein Steuerungsverhalten
integriert werden kann. Dazu wurde die Java Reflection API verwendet, welche
es ermöglicht, dynamisch Klassen zu laden und diese anschließend sofort zu
verwenden. Die zu ladenden Klassen sind Teil einer abstrakten Maschine und
erbringen speziell festgelegte Funktionalitäten. Die Implementierung dieser
Klassen erfolgt durch den Anwender selbst.
Als Hauptbestandteil des Kapitels wurde ein Konzept für die Kollisionserkennung
erarbeitet. Dazu wurde zunächst die Szene strukturiert und in, auf
Kollisionen zu testende, Objekte zerlegt. Diese Objekte entsprechen jeweils
den Baugruppen, welche sich abhängig von ihrer kinematischen Struktur
relativ zueinander bewegen Die anschließend entwickelte Vorgehensweise
entspricht einem zweiphasigen Verfahren, bei dem in einer ersten Phase unter
Nutzung von a priori-Wissen sowie zeitlicher und räumlicher Kohärenz
untersucht wird, welche Objekte während eines Zeitschritts überhaupt auf
Kollisionen getestet werden müssen. Anschließend werden die zu testenden
Objekte unter Nutzung von OBB-Hierarchien und Primitivtests auf Kollisionen
untersucht. Die Erzeugung der OBBs erfolgte dabei durch Untersuchen der
statistischen Verteilung der Punkte und Flächen der Primitive des zu
umhüllenden Objekts.
Anschließend wurde gezeigt, dass aufgrund der Diskretisierung des
kontinuierlichen Prozesses während der Simulation, Probleme bei der
Kollisionserkennung auftreten können. Hierfür wurde eine Lösung in Form
eines kontinuierlichen Kollisionserkennungsverfahrens vorgestellt. Da diese
Problematik bisher jedoch als nicht akut eingeschätzt wird und die Einhaltung
der Projektlaufzeit gewährleistet sein muss, ist eine Implementierung in das
Programmsystem bisher nicht erfolgt. Sollte dies zukünftig erwünscht sein, so
wurde auch gezeigt, wie unter Verwendung der bereits vorhandenen Strukturen
(OBBs) eine Implementierung möglich ist.
In Kapitel 4 wurden anschließend spezielle Problemstellungen erläutert und die
implementierte Anwendung vorgestellt. So wurde beispielsweise gezeigt, wie
die Konstruktion von Baugruppen erfolgt und dass diese einmal modellierten
Komponenten mit dem vorhandenen Programmsystem leicht wiederverwendet
werden können. Somit lassen sich selbst komplexe Szenen in unterschiedlichen
Konfigurationen mit geringem Aufwand modellieren.
Darüber hinaus wurde gezeigt, wie sich die CNC-Steuerung parametrieren lässt
und wie eigene CNC-Interpreter entwickelt und integriert werden können.
Anschließend wurden erneut spezielle Problemstellungen und Strategien der
Kollisionserkennung, die Gestaltung der Schnittstellen und die implementierten
Funktionalitäten für die VR-Darstellung erläutert.
Schlussendlich ist die erstellte Anwendung in Kapitel 5 an praktisch relevanten
Szenarien getestet worden. Es zeigte sich, dass die heteregonen Anlagentypen
in Form von Robotern, Laserschweißanlagen oder Lineareinheiten mit der
erstellten Anwendung modellierbar sind und sich deren kinematische Vorgänge
simulieren lassen.
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