Rigid and deformable motion and disassembly planning with a focus on the digital mockup process in the automotive industry
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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.