Software system for designing a cyber-physical system of a dynamically variable robotic injection molding process using a digital twin

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27240%2F22%3A10252127" target="_blank" >RIV/61989100:27240/22:10252127 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Softwarový systém pro tvorbu návrhu kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného procesu nástřiku pomocí digitálního dvojčete

Original language description

Softwarový systém je určený pro podporu návrhu kyber-fyzikálního systému digitálního dvojčete v softwarovém nástroji Tecnomatix. Základem softwarového řešení je návrh způsobu a implementace algoritmu pro variabilní dynamicky měnící se simulaci robotizovaného nanášení nástřiku umožňující dynamické chování procesu na základě naměřených parametrů stříkaného modelu. Softwarové řešení umožňuje dále automatické nastavení trajektorií nástřiku na základě uživatelské volby, pozice umístění stříkaného modelu a rozměrů, popř. variability tvaru stříkaného modelu. Ve vyvinutém softwaru je naprogramováno uživatelské rozhraní parametrizující chod digitálního dvojčete, kde lze provést nastavení parametrů nástřiku, tvaru, sklonu, výšky trysky, náklonu a typu nástřikových trajektorií.Funkčnost a možnosti vyvinutého softwarového řešení je uzpůsobeno a prezentováno na příkladu užití dynamicky proměnné simulace robotizovaného nanášení nástřiku, které se autonomně přizpůsobuje rozměrům nastříkávaného komponentu statorového krytu motoru, variabilitou charakteristiky nástřiku a uživatelsky zvolené trajektorie pomocí digitálního dvojčete. Vytvořený software kombinuje možnosti vývojového prostředí pro simulace digitálního dvojčete Tecnomatix a programování kódu pro dynamické změny v digitálním modelu v jazyce C#. Na příkladu užité lze doložit, že vyvinutá aplikace digitálního modelu prezentuje funkčnost reálného automatizovaného kyber-fyzikálního systému s dynamickou změnou trajektorií a chování z výpočtu charakteristických bodů na nástřik modelu statorové komponenty motoru.Vyvinutý softwarový systém je určený pro podporu návrhu kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného procesu nástřiku pomocí digitálního dvojčete. Vytvořený systém umožňuje kombinaci vývojových prostředí pro simulace digitálního dvojčete, programování kódu pro dynamické změny v digitálním modelu a nastavení tvaru charakteristiky nástřiku. Vyvinutá aplikace digitálního modelu prezentuje funkčnost reálného automatizovaného kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného nanášení nástřiku, které se autonomně přizpůsobuje rozměrům nastříkávaného komponentu motoru a variabilitou charakteristiky nástřiku pomocí digitálního dvojčete. Rozměry komponentu jsou rozpoznávány za pomocí senzoru vzdálenosti, která detekuje potřebné body na komponentu. Z detekovaných bodů se dle požadavků uživatele generují zvolené trajektorie pro lakování komponentu. Uživatelské okno umožňuje nastavení parametrů nástřiku jako je tvar, sklon, výška trysky od komponenty a další. Prostředí pro volbu nástřiku je vlastní naprogramovaná funkce v jazyku C# s využitím Tecnomatix API a následně importována do samotného prostředí Tecnomatixu. Pro výpočet trajektorie jsou použity MATLAB funkce, které byly převedeny do C++ a následně volány z hlavní API funkce. V takto realizovaném softwaru digitálního dvojčete není nutná změna v kódu řídicího programu při změně parametrů jednotlivých nastříkávaných komponent, kde dochází k dynamickému přizpůsobení a autonomní změně digitálního modelu kyber-fyzikálního systému jak tvarem charakteristiky nástřiku, tak přizpůsobením k variabilním rozměrům komponenty motoru.

Czech name

Softwarový systém pro tvorbu návrhu kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného procesu nástřiku pomocí digitálního dvojčete

Czech description

Softwarový systém je určený pro podporu návrhu kyber-fyzikálního systému digitálního dvojčete v softwarovém nástroji Tecnomatix. Základem softwarového řešení je návrh způsobu a implementace algoritmu pro variabilní dynamicky měnící se simulaci robotizovaného nanášení nástřiku umožňující dynamické chování procesu na základě naměřených parametrů stříkaného modelu. Softwarové řešení umožňuje dále automatické nastavení trajektorií nástřiku na základě uživatelské volby, pozice umístění stříkaného modelu a rozměrů, popř. variability tvaru stříkaného modelu. Ve vyvinutém softwaru je naprogramováno uživatelské rozhraní parametrizující chod digitálního dvojčete, kde lze provést nastavení parametrů nástřiku, tvaru, sklonu, výšky trysky, náklonu a typu nástřikových trajektorií.Funkčnost a možnosti vyvinutého softwarového řešení je uzpůsobeno a prezentováno na příkladu užití dynamicky proměnné simulace robotizovaného nanášení nástřiku, které se autonomně přizpůsobuje rozměrům nastříkávaného komponentu statorového krytu motoru, variabilitou charakteristiky nástřiku a uživatelsky zvolené trajektorie pomocí digitálního dvojčete. Vytvořený software kombinuje možnosti vývojového prostředí pro simulace digitálního dvojčete Tecnomatix a programování kódu pro dynamické změny v digitálním modelu v jazyce C#. Na příkladu užité lze doložit, že vyvinutá aplikace digitálního modelu prezentuje funkčnost reálného automatizovaného kyber-fyzikálního systému s dynamickou změnou trajektorií a chování z výpočtu charakteristických bodů na nástřik modelu statorové komponenty motoru.Vyvinutý softwarový systém je určený pro podporu návrhu kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného procesu nástřiku pomocí digitálního dvojčete. Vytvořený systém umožňuje kombinaci vývojových prostředí pro simulace digitálního dvojčete, programování kódu pro dynamické změny v digitálním modelu a nastavení tvaru charakteristiky nástřiku. Vyvinutá aplikace digitálního modelu prezentuje funkčnost reálného automatizovaného kyber-fyzikálního systému dynamicky proměnného robotizovaného nanášení nástřiku, které se autonomně přizpůsobuje rozměrům nastříkávaného komponentu motoru a variabilitou charakteristiky nástřiku pomocí digitálního dvojčete. Rozměry komponentu jsou rozpoznávány za pomocí senzoru vzdálenosti, která detekuje potřebné body na komponentu. Z detekovaných bodů se dle požadavků uživatele generují zvolené trajektorie pro lakování komponentu. Uživatelské okno umožňuje nastavení parametrů nástřiku jako je tvar, sklon, výška trysky od komponenty a další. Prostředí pro volbu nástřiku je vlastní naprogramovaná funkce v jazyku C# s využitím Tecnomatix API a následně importována do samotného prostředí Tecnomatixu. Pro výpočet trajektorie jsou použity MATLAB funkce, které byly převedeny do C++ a následně volány z hlavní API funkce. V takto realizovaném softwaru digitálního dvojčete není nutná změna v kódu řídicího programu při změně parametrů jednotlivých nastříkávaných komponent, kde dochází k dynamickému přizpůsobení a autonomní změně digitálního modelu kyber-fyzikálního systému jak tvarem charakteristiky nástřiku, tak přizpůsobením k variabilním rozměrům komponenty motoru.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

10200 - Computer and information sciences

Project

<a href="/en/project/EF17_049%2F0008425" target="_blank" >EF17_049/0008425: A Research Platform focused on Industry 4.0 and Robotics in Ostrava Agglomeration</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

Simulace robotizovaného nástřiku

Technical parameters

Aplikace byla vytvořena v prostředí Tecnomatix Process Simulate v17 a zároveň zkombinována s vývojovým prostředí Microsoft Visual Studio, rozhraní .NET, programovacího jazyka C#, programovacího jazyka C++ a programu MATLAB. Dále je potřeba softwarový nástroj pro tvorbu tabulek např. Microsoft Excel.

Economical parameters

S využitím vyvinutého softwarového systému lze v procesu návrhu robotizovaného pracoviště výrazně vylepšit samotný proces realizace tohoto pracoviště, čímž lze uspořit nejen časový harmonogram vývoje, ale také optimalizaci pracoviště bez nutných zásahu ve fázi realizace pracoviště. Tímto nasazením specificky vyvinutého digitálního dvojčete lze uspořit až stovky tisíc korun pro každou jednotlivou instalaci.

Owner IČO

—

Owner name

VŠB - TU Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky