Simulationsmodelle mobiler Arbeitsmaschinen automatisch generieren

Anbieter zum Thema

ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

invenio AG

Liebherr-International Deutschland GmbH

Nachfolgeprojekt sorgt für weitere Optimierung

Während die Fahrmanöversimulation, das Post-Processing und die Visualisierung der Ergebnisse hochautomatisiert und damit mit zufriedenstellender Effizienz erfolgen, wird beim Transfer dieser Herangehensweise auf weitere Radladermodelle in der Serienentwicklung deutlich, dass die manuelle Modellerstellung und -pflege einen Engpass darstellen. In einem entsprechenden Nachfolgeprojekt bestand die Aufgabe daher darin, die verbleibenden Schritte ebenfalls zu automatisieren. Konkret handelt es sich um die Aufgaben des Exports der 3D-Daten aus der CAD-Umgebung, der Erstellung der Modellstruktur in Simulation-X sowie der Parametrierung des Modells. [2] Der bisherige sowie der weiterentwickelte Optimierungsprozess sind in Abbildung 2 dargestellt.

Zwei neue Werkzeuge für die Entwicklung

Zwei neue Werkzeuge wurden entwickelt, um alle nötigen Schritte zu automatisieren und den verbleibenden Flaschenhals zu eliminieren.

• Das erste Tool, welches in Microsofts Visual Studio erstellt wurde, übernimmt die Aufgabe, alle für das Fahrzeugmodell benötigten 3D-Komponenten aus der korrespondierenden CAD-Baugruppe automatisch in das mit Simulation-X kompatible STL-Dateiformat zu exportieren. Nach einmaliger Definition der gewünschten Komponenten bzw. Teilbaugruppen sowie den Exportkoordinatensystemen erfolgt der eigentliche Export automatisiert. Dies erweist sich insbesondere im Hinblick auf die Anwendung des Gesamtprozesses als konstruktionsbegleitendes Validierungswerkzeug als hilfreich, da tagesaktuelle 3D-Daten mithilfe der einmalig erstellten Konfiguration ohne Mehraufwand regelmäßig exportiert werden können und die abgeleiteten Modelle daher stets den aktuellen Stand widerspiegeln.

• Das zweite Werkzeug, ein Mathworks-Matlab-Skript mit einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI), wird verwendet, um das Radladermodell in Simulation-X automatisiert zu erstellen und zu parametrieren. Hierbei kommt die COM-Schnittstelle in Simulation-X zum Einsatz, welche es erlaubt, ansonsten manuelle Nutzereingaben via Maus und Tastatur durch externe Routinen auszulösen. Diese Schritte umfassen die Platzierung der Bibliothekskomponenten in die Modellansicht, die Erstellung von Verbindungen und die Festlegung von Komponenten- und Simulationsparametern. Die generierten Modelle sind nahtlos in den nachfolgenden, manöverbasierten Simulationsprozess integrierbar.

Automatisierung der Teilsystemvarianten

Wie eingangs erwähnt, existiert eine hohe Vielfalt unterschiedlicher Teilsystemvarianten, aus denen sich heutige Fahrzeuge zusammensetzen. Dies führt nicht nur in einem spezifischen Parametersatz für jedes Fahrzeug, sondern schlägt sich auch in unterschiedlichen Modellstrukturen für jede Maschine nieder.

Um Modelle sämtlicher aktueller sowie zukünftiger Radlader in Liebherrs Portfolio mit minimalem Aufwand erstellen zu können, wurde ein bestehendes Simulationsmodell durch Abgrenzung von Teilsystemen modularisiert. Hierbei wurden zehn Teilsystemmodule identifiziert - einschließlich eines Basismoduls, welches stets vorhandene Grundkomponenten beinhaltet - und die entsprechenden Varianten in Simulation-X abgebildet. Mit einer Gesamtzahl von 30 Modulvarianten für die verbleibenden 9 Teilsysteme können durch Kombination tausende unterschiedliche Modellstrukturen generiert werden, womit jedwedes Fahrzeugkonzept abgebildet werden kann. Der Anwender konfiguriert dazu das gewünschte Fahrzeug in der Matlab-GUI (Abbildung 3). Alle weiteren Schritte werden daraufhin automatisch ausgeführt. Der Ansatz besitzt dabei genügend Flexibilität, um bei Bedarf zusätzliche Teilsystemvarianten implementieren zu können.

Zusammenfassung

Der Artikel beschreibt den aktuellen Stand des automatisierten Simulationsprozesses in der Liebherr Radladerentwicklung. War es mit der bisherigen Toolkette möglich, mithilfe eines existierenden Gesamtfahrzeugmodells eines Radladers und einer angeschlossenen Fahrmanöversteuerung und Datenauswertung hochautomatisiert das globale, dynamische Fahrzeugverhalten der Maschinen in Abhängigkeit von Parameter- oder Teilsystemvariationen zu quantifizieren, so wurden im dargestellten Nachfolgeprojekt die verbleibenden Schritte CAD-Daten Export, Modellerstellung sowie Parametrierung automatisiert.

Die durchgängige Werkzeugkette erlaubt es, bereits in frühen Phasen der Produktentstehung Konzeptfragestellungen zu unterstützen und eine gesamtheitliche Abstimmung zu erarbeiten. Dies stellt eine hohe Produktreife in frühen Phasen sicher und hilft unnötige Entwicklungsschleifen wirksam zu vermeiden. (mz)

Quellen

[1] Manuel Bös - Untersuchung und Optimierung der Fahrkomfort- und Fahrdynamikeigenschaften von Radladern unter Berücksichtigung der prozessspezifischen Randbedingungen, Dissertation, Karlsruher Schriftenreihe Fahrzeugsystemtechnik, ISBN 978-3-7315-0310-1, 2015

[2] Christoph Rettenwender - Automated creation of modular wheel loader models for full-vehicle multibody simulation, Master Thesis, Management Center Innsbruck, 2014

CAE

Systemsimulation optimiert das dynamische Verhalten von Heckklappenschlössern

Simulation

Lenksysteme effizient im Verbund simulieren

* Dr.-Ing. Manuel Bös, Christoph Rettenwender M.Sc. Vorentwicklung Radlader Liebherr-Werk Bischofshofen GmbH, Bischofshofen, Österreich

(ID:43274861)