Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-2508
Authors: Schneider, Daniel
Title: Rigid and deformable motion and disassembly planning with a focus on the digital mockup process in the automotive industry
Online publication date: 14-Jul-2017
Language: english
Abstract: In dieser Arbeit werden Algorithmen zur virtuellen Montageplanung untersucht. Der Fokus liegt hierbei auf dem Digital Mock-Up Prozess eines Automobilfahrzeugs. Es werden drei Problemstellungen aus dem Bereich der Pfadplanung mit starren und deformierbaren Objekten behandelt. Im ersten Teil der Arbeit werden Algorithmen zur starren Pfadplanung untersucht. Wir befassen uns mit den problemabhängigen Parametern, mit welchen der Pfadplaner realisiert wird. Diese Parameter werden bisher a priori durch den Nutzer separat für jeden einzelnen Datensatz festgelegt. Wir werden einen neuen Ansatz vorstellen, der das Festlegen dieser Parameter durch den Nutzer vermeidet und dabei sogar noch die Geschwindigkeit des Planungsprozesses verbessert. Hierzu werden wir eine umfassende experimentelle Analyse der Parameter vorstellen. Die Geschwindigkeit unseres Ansatzes wird mit der Open Source Motion Planning Library OMPL und der kommerziellen Lösung Kineo Kite Lab verglichen und evaluiert. Im zweiten Teil der Arbeit befassen wir uns mit der Laufzeit der Kollisionserkennung eines Pfadplaners und optimieren diese für die Ausbauplanung von starren Objekten. Dazu untersuchen wir die Charakteristik moderner Kollisionsalgorithmen und der für die Planung berechneten Konfigurationen. Auf Basis dieser Untersuchung leiten wir einen Ansatz ab, der die Kollisionserkennung beschleunigt und vergleichen die Geschwindigkeit unseres Ansatzes mit moderner Open Source Software wie dem Proximity Query Package und der Flexible Collision Library. Im letzten Teil dieser Arbeit befassen wir uns mit einer Aufgabe des Ingenieurs innerhalb des DMU Prozesses. Das Thema ist hierbei die Validierung des Montageprozesses eines Fahrzeugs. Wir untersuchen, in wieweit Pfadplaner zur Lösung des Problems verwendet werden und extrahieren eine Fragestellung, welche mit modernen Pfadplanern nicht gelöst werden kann. Wir nennen dieses Problem das Invalid Initial State Disassembly Motion Planning Problem. Bei dieser Fragestellung geht es darum, wie man Ausbaupfade für deformierbare Objekte berechnen kann, welche starr modelliert sind und sich zu Beginn der Planung in Kollision befinden. Wir untersuchen diese Fragestellung und stellen einen Algorithmus vor, welcher in der Lage ist, für dieses Problem Pfade zu berechnen.
In this work, we study algorithms for the virtual disassembly motion planning. In the course of this work, we address three topics from rigid and deformable disassembly motion planning in the automotive industry. The focus is the digital mockup process of a vehicle and we improve existing algorithms but also solve new problems. In the first part of our work, we study rigid body motion planning. In particular, we consider the problem-dependent parameters of state-of-the-art planners. In all planners, these parameters have to be defined a priori by the user individually for each dataset. We present an approach that avoids the need for user-adjusted parameters by sampling the parameters randomly during runtime and additionally improves the performance of motion planning. We present a comprehensive experimental analysis of the parameters and the resulting performance. The performance is evaluated in comparison to the well-established open source motion planning library OMPL as well as to the commercial motion planning software Kineo Kite Lab. In the second part of our work, we study the performance of collision detection in disassembly motion planning for rigid bodies. In this application, collision detection is the major subroutine of the planner and is used to compute the samples for the motion planner. We study in detail the characteristics of the collision detection algorithms in the literature as well as the characteristics of the computed samples. Based on our findings we present a novel algorithm for collision detection in a disassembly motion planner. We compare our approach to well-established collision detection libraries like the Proximity Query Package and the Flexible Collision Library. In the last part of this work, we address the task that the engineers have to validate the disassembly of a vehicle. We study in detail this task and evaluate the contribution of state-of-the-art algorithms. We present a motion planning problem which cannot be solved by these methods. We call this new motion planning problem, the Invalid Initial State Disassembly Motion Planning Problem. This problem is about computing disassembly paths for deformable objects that are modeled as rigid bodies and are in collision at the beginning of the planning. Besides a study of this problem, we also present an algorithm that can solve the problem.
DDC: 004 Informatik
004 Data processing
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2508
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: XI, 122 Seiten
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