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

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

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

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The software system is designed to support the design of a cyber-physical digital twin system in the Tecnomatix software tool. The basis of the software solution is the design of a method and implementation of an algorithm for the variable dynamic simulation of robotic spraying allowing dynamic behaviour of the process based on measured parameters of the sprayed model. The software solution also allows automatic adjustment of the spray trajectories based on user choice, position of the sprayed model location and dimensions or variability of the sprayed model shape. In the developed software, a user interface is programmed to parameterize the operation of the digital twin, where the setting of the spray parameters, shape, slope, nozzle height, tilt and type of spray trajectories can be performed.The functionality and capabilities of the developed software solution is adapted and presented by the example of the use of a dynamically variable simulation of robotic spraying, which autonomously adapts to the dimensions of the sprayed component of the stator motor housing, by varying the spray characteristics and the user-selected trajectory using the digital twin. The developed software combines the capabilities of the Tecnomatix digital twin simulation development environment and the programming code for dynamic changes in the digital model in C#. Using the example used, it can be demonstrated that the developed digital model application demonstrates the functionality of a real automated cyber-physical system with dynamic change of trajectories and behaviour from the calculation of characteristic points on the injection model of a stator motor component.The developed software system is intended to support the design of a cyber-physical system of dynamically varying robotic injection molding process using a digital twin. The developed system allows the combination of development environments for digital twin simulations, programming code for dynamic changes in the digital model and setting the shape of the injection characteristics. The developed application of the digital model demonstrates the functionality of a real automated cyber-physical system for dynamically varying robotic spray application that autonomously adapts to the dimensions of the motor component being sprayed and the variability of the spray characteristic using the digital twin. The dimensions of the component are detected using a distance sensor that detects the necessary points on the component. From the detected points, selected trajectories for painting the component are generated according to user requirements. A user window allows setting spray parameters such as shape, slope, nozzle height from the component and more. The spray selection environment is a custom programmed function in C# using the Tecnomatix API and then imported into the Tecnomatix environment itself. MATLAB functions are used to calculate the trajectory, which have been converted to C++ and then called from the main API function. In the digital twin software thus implemented, no change in the control program code is necessary when changing the parameters of the individual injection molded components, where dynamic adaptation and autonomous change of the digital model of the cyber-physical system occurs both by the shape of the injection characteristics and by adapting to the variable dimensions of the engine component.

Druh

R - Software

CEP obor

—

OECD FORD obor

10200 - Computer and information sciences

Projekt

<a href="/cs/project/EF17_049%2F0008425" target="_blank" >EF17_049/0008425: Platforma pro výzkum orientovaný na Průmysl 4.0 a robotiku v ostravské aglomeraci</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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.

Interní identifikační kód produktu

Simulace robotizovaného nástřiku

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

VŠB - TU Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky