Simulation des Handlings von Textilien

Diploma Thesis , 2024 , 76 Pages , Grade: 2.0

Engineering - Mechanical Engineering

In dieser Arbeit wird ein automatisierter Prozess zur Schweißung von Textilien entlang ihrer Außenkonturen vorgestellt. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem ein Roboter das Textil entlang seiner Außenkontur führt, sodass es durch zwei Schweißräder geschweißt wird. Darüber hinaus soll die Machbarkeit des Verfahrens in LS-Dyna analysiert werden, um die Eigenschaften des Textils und den Schweißprozess zu untersuchen. Der Prozess beginnt mit der Simulation in KUKA Sim, bei der die Bewegungen des Roboters geplant und die TCP-Daten exportiert werden. Diese Daten werden mit Python weiterverarbeitet, um die TCP-Daten zu bekommen und in ein für LS-Dyna erkennbares Format vorzubereiten. Anschließend werden diese Daten in LS-Dyna importiert, um eine genaue Simulation der Schweißprozesse sowie der Transportprozesse durchzuführen. Diese Arbeit untersucht auch die Wirkung verschiedener Variablen wie die Form der Textilien sowie die Anzahl der verwendeten Vakuumgreifer. Diese Arbeit liefert wertvolle Einblicke in den Einsatz von Robotern für den automatisierten Transport und die Schweißung von Textilien sowie die Bedeutung der Simulation in KUKA Sim und LS-Dyna für die Optimierung dieser Prozesse.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung und Problemstellung
• 2 Stand der Technik
  • 2.1 Grundlagen der Robotik
    • 2.1.1 Definition und Klassifikation von Robotern
    • 2.1.2 Komponenten und Struktur von Robotern
    • 2.1.3 Arbeitsweise von Robotern
  • 2.2 Roboter in der Textilindustrie
  • 2.3 Simulation von KUKA.Sim
  • 2.4 Simulation von LS Dyna
• 3 Zielsetzung und Lösungsweg
• 4 Simulation von KUKA Sim
  • 4.1 Einrichtung der virtuellen Arbeitsumgebung
    • 4.1.1 Einrichtung der Arbeitsstation
    • 4.1.2 Einrichtung zusätzlicher Geräte
    • 4.1.3 Einrichtung des Roboters
    • 4.1.4 Einrichtung des Greifers
  • 4.2 Vorbereitung des 3D-Modells
    • 4.2.1 Erstellung des 3D-Modells
    • 4.2.2 Segmentierung der Außenkantenkontur des Textils
    • 4.2.3 Export des 3D-Modells und Import in KUKA Sim
  • 4.3 Transport des Textils
    • 4.3.1 Definition des TCPS
    • 4.3.2 Textil mit Vakuumgreifer greifen
    • 4.3.3 Erstellung des Transportprogramms
  • 4.4 Bahnplanung für das Textil
    • 4.4.1 Positionierung der Außenkontur
    • 4.4.2 Festlegung der Bewegungsparameter
• 5 Schnittstelle zwischen KUKA Sim und LS-Dyna
  • 5.1 Export des KRL-Programms aus KUKA.Sim
  • 5.2 Verarbeitung von KRL-Programmen mit Python
    • 5.2.1 Extraktion der sechs Parameter des TCPs
    • 5.2.2 Berechnung der relativen Position
    • 5.2.3 Eingabe der Zeitintervalle für jeden Punkt
    • 5.2.4 Vorbereitung eines von LS-Dyna erkennbaren Datenformats
• 6 Simulation von LS-Dyna
  • 6.1 Erstellen des Modells und Meshing
  • 6.2 Definition der Modellvariablen
    • 6.2.1 Einheiten
    • 6.2.2 Materialien
    • 6.2.3 Rigidwall
    • 6.2.4 Erdbeschleunigung
    • 6.2.5 SPC und Load
    • 6.2.6 Der Kontakt
      • 6.2.6.1 Automatic_Single_Surface
      • 6.2.6.2 Automatic_Surface to Surface_Tiebreak
      • 6.2.6.3 Tied Surface to Surface_Offset
    • 6.2.7 Constrained
    • 6.2.8 Kurvedefinition
    • 6.2.9 Boundary
    • 6.2.10 Hourglass
  • 6.3 Simulation des Transportprozesses
    • 6.3.1 Transport mit T-Shirt
    • 6.3.2 Transport mit Maske
  • 6.4 Simulation des Schweißprozesses
    • 6.4.1 Schweißen mit einem Greifer
    • 6.4.2 Schweißen mit zwei Greifern
    • 6.4.3 Schweißen mit drei Greifern
    • 6.4.4 Schweißen mit textilförmigem Greifer

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Arbeit zielt darauf ab, einen automatisierten Prozess zur Schweißung von Textilien entlang ihrer Außenkonturen zu entwickeln und zu simulieren. Der Fokus liegt auf der Roboterführung des Textils und der Analyse der Machbarkeit mittels LS-Dyna.

• Automatisierung des Textilschweißprozesses mittels Robotik
• Simulation des Schweißprozesses in LS-Dyna
• Einfluss verschiedener Variablen (Textilform, Anzahl der Vakuumgreifer) auf den Prozess
• Optimierung des Roboterprogramms mittels KUKA Sim
• Datenverarbeitung und -aufbereitung mit Python

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 beschreibt die Problemstellung der Automatisierung in der Textilindustrie und die Notwendigkeit der Robotersimulation. Kapitel 2 liefert einen Überblick über den Stand der Technik in der Robotik und Textilverarbeitung, inklusive der Simulationssoftware KUKA Sim und LS-Dyna. Kapitel 4 konzentriert sich auf die Simulation des Transportprozesses in KUKA Sim, einschließlich der Einrichtung der Arbeitsumgebung, des 3D-Modells und der Bahnplanung des Roboters. Kapitel 5 beschreibt den Datenaustausch zwischen KUKA Sim und LS-Dyna, einschließlich der Datenaufbereitung mit Python. Die Kapitel 6 befasst sich mit der Simulation des Schweißprozesses in LS-Dyna, einschließlich der Modelldefinition und der Simulation verschiedener Szenarien.

Schlüsselwörter

Robotik, Textilverarbeitung, Automatisierung, Schweißprozess, Simulation, KUKA Sim, LS-Dyna, Python, Vakuumgreifer, Bahnplanung, 3D-Modellierung.

• College: Dresden Technical University (Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik)
• Grade: 2.0
• Author: Yutian Du (Author)
• Publication Year: 2024
• Pages: 76
• Catalog Number: V1501010
• ISBN (PDF): 9783389067680
• ISBN (Book): 9783389067697
• Language: German
• Tags: KUKA Sim, LS-DYNA, Robotersimulation, TCP-Daten, Finite-Elemente-Analyse, Textilschweißen, Automatisierter Prozess, Bahnschweißen