Webcast-Reihe zur Mechatronik: Neue Technologien für virtuelle Prototypenerstellung einer Maschine

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Teil I: Grundlagen der Mechatronik – virtueller Prototyp einer Maschine, Überblick und Vorteile

Teil I fasst die Vorteile zusammen und gibt einen Überblick über die fünf Schlüsseltechnologien für die Erstellung eines virtuellen Prototypen.

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Teil II: Visualisierung – Einführung in CosmosMotion und LabVIEW für die Simulation mechanischer Bauteile

 Teil II umfasst eine Live-Demonstration, welche die ersten Schritte zur Animation Ihres SolidWorks-Modells mithilfe von COSMOSMotion und LabVIEW aufzeigt. Sie können die Maschine in Aktion erleben, bevor Sie einen physikalischen Prototypen erstellen. Die virtuelle Prototypenerstellung trägt außerdem zur Verbesserung der Kommunikation innerhalb des Entwicklerteams bei. Auch bei der Vermarktung der Maschine gegenüber der Konkurrenz ist die Visualisierung ein besonderer Pluspunkt.

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Teil II.b: Tutorium zum LabVIEW-SolidWorks Mechatronics Toolkit Alpha Version 01  

Im Teil II.b wird die NI LabVIEW-SolidWorks Mechatronics Toolkit Alpha Version 01 präsentiert. Im Webcast werden die grundlegenden Funktionen des Toolkits vorgestellt und die Demoprogramme gezeigt, die für das Design der Bewegungsprofile, Visualisierung, Kollisionserkennung, Studien zur Durchsatzzeit sowie zur Bestimmung der Motor-, Antriebs- und Getriebegröße enthalten sind.

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Teil III: Design der digitalen Steuerelektronik: Validierung von digitaler True/False-Logik und Funktionsablaufplänen

Hier erfahren Anwender, wie sie digitale True/False-Logik sowie Funktionsablaufpläne entwickeln, prototypisieren und testen können. Des Weiteren wird gezeigt, wie Sensoren/Aktoren simuliert werden und wie sich elektromechanische Interaktionen mittels 3D-CAD-Visualisierung verifizieren lassen. Fehler in der Steuer- und Regelsoftware können vor Erstellung der Maschine behoben werden. Eine SPS lässt sich mit einem Simulationsmodell, das in LabVIEW ausgeführt wird, verbinden, um die Steuerelektronik zu validieren.

Teil IV: Entwurf eines Motorsteuerungssystems: Komplexe Bewegungssteuerung (Generierung von Trajektorien) inklusive der Koordination mehrerer Achsen, Kollisionserkennung und Bestimmung der Motorgröße

Sie erfahren hier, wie der Entwurf koordinierter Bewegungsprofile mit mehreren Achsen automatisiert werden kann. Der Anwender kann Timing- und Ablaufsteuerungslogik validieren und Leistung bzw. Durchsatz der Anlage abschätzen. Ausfallzeiten lassen sich verringern, indem potenzielle Fehler bereits beim Design abgefangen werden. Ebenso ist die Erkennung von Kollisionen möglich. Die Visualisierung kann zur Entwurfsverifizierung genutzt werden. Mithilfe elektrischer Simulation werden Motor- und Antriebsgrößen bestimmt. Der Anwender kann das erforderliche Drehmoment des Motors auf Basis von benötigten Bewegungsprofilen, Gewicht der Nutzlast und Reibung festlegen. Bei der Motorauslegung kann der geeignete Kompromiss zwischen benötigter Leistung und Motorgröße bewertet werden. Es ist möglich, den Auswahlprozess von Motor und Antrieb zu automatisieren. Die Motor- bzw. Antriebsauswahl kann mit elektrischer und thermischer Simulation validiert werden.

Teil V: Feinabstimmung der PID-Regelschleife: Optimierung, Abstimmung und Verbesserung von PID-Regelsystemen mittels Simulation

Der Anwender kann das Regelsystem mithilfe von Simulation optimieren und abstimmen. Leistungsengpässe lassen sich auffinden und beseitigen. Erfahren Sie, wie sich das Design optimieren lässt und wie Sie elektromechanische Schwachstellen evaluieren.

Teil VI: Automatisierter Entwurf von Steuer- und Regelsystemen: Techniken zur Systemidentifikation für die Erkennung von mechanischen Resonanzen und Entwurf optimierter Steuer- und Regelalgorithmen

Der Anwender kann ein Stimulussignal auf sein mechanisches System anwenden und die Positionsantwort messen. Mithilfe von Analysetechniken für die Frequenzantwortfunktion lassen sich PID-Einstellungen vereinfachen und Probleme, wie etwa mechanische Resonanzen, erkennen. Für die PID-Regelschleife gibt es eine bestimmte Ausführungsgeschwindigkeit, bei der das System stabil und leistungsstark gesteuert wird. Der Anwender kann Steuer- und Regelalgorithmen entwerfen, die für die mechanische Dynamik des Systems optimiert sind. Durch Automatisierung der Entwurfsphasen eines Steuer- und Regelsystems lässt sich die Leistung ohne umfassende fachspezifische Hilfe verbessern. PID-Regelalgorithmen können mit Tiefpass- und Notch-Filter erweitert werden, um mechanische Probleme wie beispielsweise Resonanzen auszuschließen, die die Stabilität der Regelschleife beeinflussen.

Vorabversion des Mechatronics Toolkit herunterladen

Das NI LabVIEW-SolidWorks Mechatronics Toolkit unterstützt den Anwender bei der Entwicklung komplexer Bewegungsprofile mit mehreren Achsen und bei deren Validierung mithilfe von Simulation. Mithilfe des Toolkits können Anwender Bewegungsprofile entwerfen und Kollisionen erkennen. Zudem können sie die mechanische Dynamik ihrer Maschine simulieren, darunter Massen- und Reibungseffekte, sowie die Leistung der Maschinenzykluszeit abschätzen. Es besteht die Möglichkeit, die Bauteileauswahl für Motoren, Antriebe und mechanische Getriebe zu validieren und Kompromisse zwischen technischen Aspekten des Systems (mechanisch, elektrisch, Steuerung, Regelung, Embedded) zu bewerten.

NI LabVIEW-SolidWorks Mechatronics Toolkit (Vorabversion) herunterladen

Weiterführende Informationen

•        Mehr zu NI und Mechatronik

•        Download des NI Mechatronics Resource Kit

•        Mehr zu Embedded-Technologien von NI

•        Mehr zu Mess-, Steuer- und Regelanwendungen von NI in der Industrie

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