Virtual Reality-unterstützte Optimierung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen

Dissertation Markus Richter, Berichte aus dem IWU, Band 67
1. Auflage 2012
ISBN: 978-3-942267-62-5
Verlag: Wissenschaftliche Scripten

Buch, Deutsch, Band 67, 194 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 280 g

Reihe: Berichte aus dem IWU

Die experimentelle Modalanalyse (EMA) gehört bei Werkzeugmaschinen für die Beschreibung des strukturdynamischen Verhaltens seit Jahren zum Stand der Technik. Ergebnisse sind die Eigenfrequenzen, modalen Dämpfungen und Eigenschwingformen (modale Parameter), auf deren Basis die Verantwortlichen eine Schwachstellenanalyse durchführen sowie evtl. erforderliche konstruktive Verbesserungsmaßnahmen (sog. Strukturmodifikationen) für das untersuchte Produkt oder dessen Nachfolgemodell erarbeiten müssen.
Mit dem erweiterten Workflow zur Virtual Reality (VR)-unterstützten Modalanalyse erfolgt im Hinblick auf die Optimierung von Werkzeugmaschinen die Verbindung der experimentellen Eigenschaftsanalyse mit der Virtuellen Realität. Aufgezeigt wird, wie VR-Technologien eine EMA vor, während und nach der Messung unterstützen. Durch die Implementierung von Algorithmen zur direkten und inversen Strukturmodifikation in eine VR-Szene können bei der Auswertung einer EMA geeignete Optimierungsmaßnahmen mit allen Beteiligten in einer Arbeitsumgebung quantitativ beurteilt und gemeinsam festgelegt werden.

Autoren/Hrsg.

Richter, Markus

Neugebauer, Reimund

Inhaltsverzeichnis

Stand der Technik

2.1 Modalanalyse bei Werkzeugmaschinen

2.1.1 Mathematische Grundlagen
2.1.2 Experimentelle Modalanalyse
2.1.3 Rechnerische Modalanalyse und Modellverbesserung
2.1.4 Strukturmodikationen zur Beeinflussung des dynamischen Verhaltens
2.2 VR-Technologien im Maschinenbau
2.2.1 Virtuelle Realität
2.2.2 Praktische Anwendungen
2.2.3 Forschungsarbeiten mit produktionstechnischem Hintergrund
3 Aufgabenstellung und Zielsetzung
3.1 Fazit zum Stand der Technik
3.2 Vorgehensweise
4 VR-unterstützte Modalanalyse bei Werkzeugmaschinen
4.1 Erweiterung bestehender Workflows
4.2 DatenanalyseundStrukturierung
4.3 Visualisierungs-und Interaktionsalgorithmen
4.3.1 Genutzte VR-Software
4.3.2 VR-Visualisierung von Eigenschwingformen
4.3.3 Auswahl von Messpunkten
5 Parametrische Identifikation von Startmodellen
5.1 Bewertung der experimentell ermittelten Ausgangsdaten
5.2 Möglichkeiten zur Identifikation von Systemmatrizen
5.2.1 Strukturder Systemmatrizen
5.2.2 Modellbildung und -anpassung
5.3 Demonstrator Doppel-T-Träger
5.3.1 Messtechnische Untersuchungen
5.3.2 Rechnerische Modalanalyse
5.3.3 Modellabgleich
6 VR-unterstützte Strukturmodifikation
6.1 Strukturmodifikationsrechnung bei Systemen mit unvollständigen Modalinformationen
6.1.1 Ausgangssituation
6.1.2 Direktes und inverses Modifikationsproblem
6.2 Strukturmodifikationen an Drahtgittermodellen
6.2.1 Visualisierungan Fallbeispielen
6.2.2 Ingenieurmäßige VR-Lösungsansätze
6.3 Interaktionsfähige Modifikationsrechnung und Ergebnisvisualisierung
6.3.1 Programmtechnische Umsetzung
6.3.2 Datenaustausch zur Strukturmodi?kationsrechnung
7 Verifizierung
7.1 Strukturmodifikation am Doppel-T-Träger
7.1.1 Anwendungsbeispiel zum direkten Modifikationsproblem
7.1.2 Anwendungsbeispiel zum inversen Modifikationsproblem
7.2 Berücksichtigung flächiger Substrukturen
7.3 Strukturmodifikation an einem Bearbeitungszentrum
7.3.1 Identifikation des Basissystems
7.3.2 Rechnerische Modalanalyse und Modellabgleich
7.3.3 Beispiele zur direkten Strukturmodifikation
7.4 Diskussion der Ergebnisse und weitere Handlungsfelder
8 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis
Anlagen
Anlagenverzeichnis
Abbildungsverzeichnis