Austausch von 3D-Modellen mit STL-Daten

Transkript

1 Austausch von 3D-Modellen mit STL-Daten Analyse und Korrektur von Konvertierungsfehlern am Beispiel von Z88Aurora Bayreuth, n

2 Datenaustausch CAD-Programm FE-Programm ProEngineer Catia NX (Siemens) Inventor AutoCAD SolidWorks Rhinoceros STEP DXF STL NAS ABAQUS ADINA Ansys Z88Aurora MARC Nastran LS-DYNA 2

3 Aufbau von STL-Dateien ASCII-Format facet normal e e e+00 outer loop vertex e e e+02 vertex e e e+02 vertex e e e+02 endloop endfacet Zerlegung des Körpers in Dreiecke 3

4 Aufbau von STL-Dateien Beschreibung des Dreiecks facet normal e e e+00 outer loop vertex e e e+02 vertex e e e+02 vertex e e e+02 endloop endfacet 4

5 Der Normalvektor Bedeutung Eigenschaften: Senkrecht auf der Fläche Länge ist der Flächeninhalt Richtung beschreibt die Knotenreihenfolge 5

6 Der Normalvektor Berechnung Vektor 1 (v1) (Von 1 nach 3) 3 Der Normalvektor berechnet sich aus dem Kreuzprodukt zwischen Vektor 1 und Vektor Vektor 2 (v2) (Von 1 nach 2) Normalvektor (nv) 6

7 Der Normalvektor Richtung Knotenreihenfolge: Entgegen dem Uhrzeigersinn (linksdrehend) Normalvektor (nv) Knotenreihenfolge: Im Uhrzeigersinn (rechtsdrehend) Die Reihenfolge der Knotennummerierungen gibt die Richtung des Normalvektors vor. Normalvektor (nv) 7

8 Exportprobleme bei STL-Daten Ursachen und Folgefehler Normalvektor fehlerhaft Verwendung des Normalvektors zur Lichtberechnung Fehlerhafte Repräsentation der Knotenreihenfolge Fehlinterpretation bei der Darstellung der Daten Folgefehler im FE-Programm Teilweise Vernetzungsfehler Vernetzter reparieren Fehler nicht immer selbstständig Fehlerkorrektur wird dem FE-Programm überlassen Lösungen Knotenreihenfolge und Normalvektor der STL-Daten prüfen nach dem Import 8

9 STL-Datenanalyse Informationen nach dem Einlesen Anzahl der Elemente Jedes Element hat eigene Knotennummern Lage der Knoten und Elemente 6 4 Knoten 5 9

10 Knotenanalyse gleiche Knoten finden Gleiche Knoten besitzen identische Koordinaten! Knoten 6 Knoten 4 Knoten 5 10

11 Knotenanalyse doppelte Knoten entfernen facet normal e e e+00 outer loop vertex e e e+02 vertex e e e+02 vertex e e e+02 endloop endfacet facet normal e e e+00 outer loop vertex e e e+02 vertex e e e+02 vertex e e e+02 Knoten 4 Knoten 5 Knoten 6 endloop endfacet Knoten 6 Knoten 4 Knoten 4 11

12 Knotenanalyse Informationen nach der Knotenanalyse Anzahl der Elemente Anzahl der Knoten Pseudo FE-Netz (nicht rechenfähig) Knoten 4 12

13 Elementanalyse Vorgehen Referenzelement mit richtiger Knotenreihenfolge bestimmen Verbundene Elemente suchen Reihenfolge der Knotennummerierung prüfen Evtl. Reihenfolge der Knotennummerierung anpassen Neue Datei mit korrigierten STL-Daten schreiben Vernetzung mit korrigierten STL-Daten vornehmen 13

14 Elementanalyse Auswahl eines Referenzelementes Optische Identifizierung ROT: Fehlerhafte Knotenreihenfolge GRÜN: Korrekte Knotenreihenfolge 14

15 Elementanalyse Auswahl eines Referenzelementes Auswahl durch Benutzer 15

16 Elementanalyse Verbundene Elemente: Elemente um Element suchen Bestimmung aller Elemente um ein Element. Hier: Element 2 Element 1 Element 4 Element 5 Maximal 3 weiter Elemente dürfen mit einem Element verbunden sein. 16

17 Elementanalyse Reihenfolge der Knotennummerierung prüfen Element 1 (im Uhrzeigersinn): Element 2 (gegen Uhrzeigersinn): Knoten 4 Knoten 4 17

18 Elementanalyse Reihenfolge der Knotennummerierung anpassen Element 1 (gegen Uhrzeigersinn): Element 2 (gegen Uhrzeigersinn): Knoten 4 Knoten 4 18

19 Elementanalyse Informationen nach der Elementanalyse Anzahl der Elemente Anzahl der Knoten Pseudo FE-Netz (nicht rechenfähig) Richtige Reihenfolge der Knoten pro Element Richtiger Normalvektor (nach Neuberechnung) Neu generierterte STL-Datei basierend auf den vorherigen Informationen 19

20 Beispiel 1 Quader Vorher Nachher Einfaches und rein akademisches Beispiel! 20

21 Beispiel 2 Lagerhalterung STL-Daten: Knoten 3660 Elemente Schattierte Ansicht einer Lagerhalterung mit vier Bohrungslöchern und einer Lageraufnahme. 21

22 Beispiel 2 Lagerhalterung (teilweise falsche Nummerierung) Schattiert STL-Farbdarstellung Verdeckte Kanten 22

23 Beispiel 2 Lagerhalterung Elementauswahl richtiges Element ausgewählt 23

24 Beispiel 2 Lagerhalterung (richtig Nummerierung) Schattiert STL-Farbdarstellung Verdeckte Kanten 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 25