NI LabVIEW und SolidWorks: Ein neuer Ansatz für die Prozessautomatisierung. Gunnar Mühlenstädt Hans-Böckler-Berufskolleg Köln

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1 NI LabVIEW und SolidWorks: Ein neuer Ansatz für die Prozessautomatisierung Gunnar Mühlenstädt Hans-Böckler-Berufskolleg Köln

2 Agenda Eventbasierte Bewegungssimulation in SolidWorks Wer und was ist SolidWorks? Applikationsintegration früher und heute DerbisherigeAnsatzderBewegungssimulationund Automatisierung Wo ist die Herausforderung? Was ist eine Eventbasierte Simulation? Welche Rolle spielt die Mechatronik? Welchen Ansatz verfolgen NI LabVIEW und SolidWorks? Wie profitiert die Schule? Zusammenfassung Ressourcen

3 SolidWorks Key Facts Firmen-Information Nutzerbasis(in 1000) Gegründet 1993 Headquarter Concord, MA USA Mutterkonzern Dassault Systèmes Vertretungen weltweit 23 Angestellte Über Q2

4 SolidWorks Design Länder Kunden Nutzer heute Nutzer Kunden 80 Länder 1 Passion... Image courtesy of Rob Wolkers Product Development

5 Applikationen früher Konstruieren = Programm 1 Überprüfen = Programm 2 Kommunizieren = Programm 3 Dokumentieren = Programm 1 (+ 4) Darstellen = Programm 5 Fertigen = Programm 6 Verwalten = Programm 7

6 Applikationsintegration heute Konstruieren Fertigen Kommunizieren Überprüfen Verwalten Dokumentieren Darstellen

7 Applikationsintegration heute Kommunizieren Simulieren Verwalten Designen

8 Der bisherige Ansatz der (Bewegungs-)Simulation Zeitbasierte sequenzielle Bewegung. Aktionen zu einem Zeitpunkt für eine bestimmte Zeit. Spezifizierung von Key Frames zur Bewegungsabbildung. Interaktionen von Komponenten müssen im Voraus bekannt sein.

9 Der bisherige Ansatz der (Bewegungs-)Simulation in der Automatisierung Programmierung in der Entwicklungsumgebung Simulation in der Entwicklungsumgebung Simulation in proprietären Simulationsumgebungen Komponenten werden aus Bibliotheken entnommen, müssen in der Umgebung erstellt werden oder aus dem CAD-System importiert werden. Übergabe an das reale System

10 Wo ist die Herausforderung? Kunden bauen große und komplexe Maschinen. Änderungen sind nach dem Bau teuer und schwierig. Große oder komplexe Systems sind ohne Feedback-Systeme schwer zu steuern. Maschinendynamik ist schwer zu verstehen. Entwurf und Steuerung benötigen einen mechatronischen Ansatz.

11 Was ist eine Eventbasierte Simulation? Simulation und Optimierung von Maschinenzyklen Ereignisbasierte Steuerung Start / Ende eines Zyklus Servo-Motoren Sensoren (laser position detectors) lösen Ereignisse aus Gantt Diagramme Export zu Excel

12 Welche Rolle spielt die Mechatronik?

13 Welche Rolle spielt die Mechatronik? Visualisierung/Simulation der Maschinenfunktionen und Steuerung (37%) Berechnung von Lasten für die FEA (36%) Evaluierung/Vergleich verschiedener Bewegungsablauf-Optionen (32%) Bewegungsprofil/-pfad Design & Validierung (32%) Auswahl/Validierung des Antriebsgröße (28%) Kalkulation von Zykluszeiten/Durchsatz (27%) * Quelle: März 2008 Design World Online Umfrage von über 800 Ingenieuren des Anlagenbaus Frage: Beurteilen Sie aus Ihrer Perspektive den Mehrwert folgender Motiondesign-Fähigkeiten:

14 Welchen Ansatz verfolgen NI und SolidWorks? LabView SoftMotion for SolidWorks

15 Welchen Ansatz verfolgen NI und SolidWorks? LabVIEW Grafische Programmierumgebung zur Entwicklung von Mess-, Test- und Steuerungssystemen. SoftMotion Software-Modul für die Integration von LabVIEW in SolidWorks (statt der Hardware)

16 Welchen Ansatz verfolgen NI und SolidWorks? Virtuelle Maschine

17 Welchen Ansatz verfolgen NI und SolidWorks? Reale Maschine

18 Wer profitiert wie? Große Firmen des Anlagenbaus Large Machine Builders Process and Power CAD Dienstleister System-Integratoren Unmittelbare Verknüpfung von Elektrik, Mechanik und Steuerung Kleine Firmen des Anlagenbaus Test Equipment-Entwickler etc.

19 Wer profitiert wie? Management Eine Brücke zwischen mechanischer, elektrischer und Steuerungsentwicklung Elektrik und Steuerungs- Entwickler arbeiten mit genauen mechanischen Daten Reduzierung von Zeiten und sich wiederholenden Tätigkeiten Reduzierung von Prototypen-Kosten Bessere Kalkulation der Lieferzeiten Engineering Vermindert Reibungspunkte in der Zusammenarbeit von MCAD-, Elektro- und Steuerungs-Entwicklern No mad scramble bei der Maschineninbetriebnahme Verbesserung der Fehlerbehebungs- und Optimierungszeiten

20 Zusammenfassung Zeitbasierte Motion Simulation: Einfache oder unabhängige mechanische Systeme Eventbasierte Motion Simulation: Ereignisabhängige Abläufe und Funktionen Maschinenentwicklung: Verfeinerung von Zykluszeiten oder Ablaufsteuerungen und Abläufen Eventbasierte Bewegungssimulation ist limitiert: Wiedergabetreue der Ansteuerlogik LabVIEW bietet: Erweiterte Ansteuerlogik in Verbindung mit SolidWorks Motion und aktueller Steuerungs-Hardware

21 Resourcen NI Labview / SoftMotion Downloads Labview - NI SoftMotion - Hands On - Training Webcast Series - NI Installationsverzeichnis - C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 2010\examples\Motion\SolidWorks

22 Danke! Nun werfen wir einen Blick auf den... SolidWorks NI Linear-Antrieb Soundock System gerendertin PhotoView 360

23 SolidWorks Simulation Capabilities -Strength when a product fall down Pressure Vessel Drop test Static for Assembly -Strength -Material comparison -Design alternative choice Optimization -Material saving (cost and weight) SolidWorks Simulation Let s Go Design Frequency -Resonance -Noise and vibration reduction -Damage -Durability Fatigue Thermal -Overheating -Material comparison -Strength within a vibrating environment Dynamic Non Linear -Strength for product made of rubber, plastic -Permanent strain / plasticity

24 SolidWorks Flow Simulation; Fluid Flow Analysis Thermal phenomena: -Conduction -Convection -Radiation Liquid and gas flow Internal and external flow Compressible or incompressible fluid SolidWorks Flow Simulation Let s Go Design Non Newtonian liquid Fan curves Optimization (Parametric study) Rotating zone

25 SolidWorks Motion ; Dynamic Analysis of Mechanism Motor, actuator, cam dimensioning Validation of assembly motion Interference detection SolidWorks Motion Let s Go Design Design scenario Direct use of design mates Load transfer to SolidWorks Simulation

26 Benefits for Consumer Products Industry Challenges Automation and better value for money Deliver more features and functionalities Better looking products Increase the size of product range Innovation and incorporate new technology SolidWorks Simulation Benefits Study different alternatives Performance improvement of complex mechanisms Drop testing of handheld devices Check for compliance to safety regulations Optimize design for size, weight

27 Benefits for Electronics Industry Challenges Accelerate new product development Regulatory compliance, recycling Improve performance and embed more functions Product packaging, reduction in size Innovation and incorporate new technology SolidWorks Simulation Benefits Predict mechanical reliability Drop testing of handheld and portable devices Maintain safe component operating temperature Alternative materials (eco-friendly/non-hazardous) Optimize for size, weight and efficiency