Software

Automatisierter Vergleich von Datenständen

Prof. Dr.-Ing. Bernd Schwarze, Osnabrück

Bild 1: Für Änderungsdokumentationen werden oft Powerpoint-Präsentationen genutzt, die verschiedene Ansichten der Daten darstellen.
Jeden Tag sind viele Konstrukteure, insbesondere in der Werkzeugkonstruktion, damit beschäftigt, neue Kundendaten auf Änderungen zum bisherigen Stand zu untersuchen. Dazu gibt es in vielen CAD-Programmen Standard-Funktionen, die in der Lage sind die Änderungsbereiche farblich zu markieren. Aus Dokumentationsgründen oder für die inner- und außerbetriebliche Kommunikation müssen diese Änderungen jedoch festgehalten werden, und zwar so, dass auch Mitarbeiter ohne CAD-System diese ansehen und verarbeiten können. Diese lästige Routine-Arbeit hält den Konstrukteur von seiner eigentlichen Aufgabe ab. Um diese Vorgänge zu automatisieren wurde die Software »DaVergAna« (Datenvergleichsanalyse) entwickelt.

Als Format für solche Änderungsdokumentationen dienen üblicherweise Powerpoint-Präsentationen, die verschiedene Ansichten der Daten darstellen. Diese können sowohl in Besprechungen als auch zum Informationsaustausch genutzt werden. Das Format kann in der Regel von allen Beteiligten gelesen und auch editiert werden. Die Software DaVergAna erstellt vollautomatisch solche Präsentationen, siehe Bild 1. Sie wurde speziell für den Einsatz mit Catia V5 entwickelt. Dabei nutzt sie die grafische Darstellung der Daten in Form von kleinen Dreiecksflächen, so genannte tesselierte Daten. Diese kleinen Dreiecksflächen vom neuen und alten Datensatz werden mit einem speziell auf diese Aufgabe abgestimmten Algorithmus verglichen. Die Dauer der Rechnung beträgt für eine Automobil-Instrumententafel mit 570.000 Dreiecksflächen ungefähr zwei Minuten auf einer CAD-Workstation.

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Bei der anschließenden Auswertung werden diese Abstände mit einem Toleranzwert verglichen. Dieser Toleranzwert ist frei einstellbar und stellt die Grenze dar, ab der eine Dreiecksfläche als Abweichung interpretiert werden soll. Voraussetzung ist natürlich, dass die Genauigkeit der grafischen Darstellung und damit der tesselierten Daten unterhalb dieser Toleranz liegt. In der Praxis hat sich ein Faktor von etwa 0,7 bewährt. Möchte man beispielsweise auf 0,05 mm prüfen, dann muss die Erstellung der Dreiecksnetze mit einer Genauigkeit von mindestens 0,035 mm erfolgen, sonst werden auch identische Bereiche als abweichend markiert.

Abweichende Dreiecksflächen werden üblicherweise in rot/grün (neu/alt) dargestellt, gleiche in grau. Die Ausgabe erfolgt zunächst in ein neutrales Vrml-Format. Die so erzeugte Datei wird im CAD-System dargestellt und liefert für den CAD-Konstrukteur damit sowohl eine Visualisierung als auch eine Archivierung des Datenvergleichs.

Im nächsten Schritt erzeugt die Software aus einer firmenspezifischen Powerpoint-Vorlage eine neue Präsentation, in der Screen-Shots der Vrml-Datei abgelegt werden. Dabei wird besonders darauf geachtet, dass die Daten möglichst formatfüllend angezeigt werden. Die Standard-Funktion zum Einpassen in Catia ist in dieser Hinsicht nicht sehr wirksam, weswegen eine eigene Routine entwickelt wurde. Wichtig ist allerdings, dass die Daten dazu auch in der gewünschten Lage und Ansichtsrichtung positioniert werden. Zu diesem Zweck können in einer Konfigurationsdatei alle gewünschten Ansichten bezogen auf das absolute Koordinatensystem definiert werden. Meistens reichen die sechs orthogonalen und acht isometrischen Ansichten aus.

Um zusätzlich auch die 3-dimensionalen Daten in der Präsentation für Nicht-CAD-Mitarbeiter zur Verfügung zu stellen, wird die Vrml-Datei mit Hilfe von Acrobat Professional Extended in das 3D-pdf-Format konvertiert. Diese Datei wird in die Präsentation eingebettet, so dass alle Informationen in der Präsentation vorliegen. Für Geheimhaltungszwecke kann die 3D-pdf-Datei automatisch mit Sicherheitsrichtlinien verschlüsselt werden. Oftmals stellt sich bei Änderungen die Frage, wie groß die Abweichung zum bisherigen Datenstand ist. Dazu wurde die Auswertung so erweitert, dass man mit einer zusätzlichen Farbe größere Abweichungen markiert. Die Rechenzeit verlängert sich dadurch nur geringfügig. Bild 2 zeigt eine so erstellte Analyse. Die Farben magenta (neu) und cyan (alt) stellen die geringfügigen Änderungsbereiche dar, die Farben rot (neu) und grün (alt) die großen Abweichungen. Selbstverständlich kann der Schwellwert für größere Abweichungen frei vorgegeben werden. Theoretisch wären auch noch mehr Farben denkbar, was aber die Lesbarkeit deutlich erschwert.

Bei sehr schwach gekrümmten oder ebenen Flächen ergeben sich teilweise sehr große Dreiecksflächen. Die Analyse kann jedoch nur ganze Dreiecksflächen bewerten und einfärben. Dadurch können sich grobe Darstellungen ergeben, wie Bild 4 zeigt.
In dem Beispiel werden zwei ebene Platten unterschiedlicher Größe verglichen. Die obere und die untere Deckfläche werden als identisch interpretiert, weil Sie sich zum großen Teil überdecken. Nur an den Randflächen ist die Abweichung in rot/grün zu erkennen. In solchen Fällen macht es Sinn, die maximale Kantenlänge der Dreiecksflächen zu begrenzen. Die Software unterteilt diese dann in mehrere kleine Dreiecksflächen, um die Darstellung zu verbessern, wie Bild 3 zeigt.

Anzumerken ist, dass somit nicht nur die Arbeit für die Erstellung der Präsentation entfällt, sondern zusätzlich noch ein Medium geschaffen wird, welches die 3-dimensionale Bereitstellung der Analyse für alle Mitarbeiter im Unternehmen ermöglicht. Dadurch kann man auch Werkzeuge wie die Erzeugung von Kommentaren und Messungen im 3D-Modell nutzen. Die Software besitzt auch eine Schnittstelle zu PDM-Systemen und kann zusätzlich im Batch-Betrieb angesteuert werden. -sg-

Fachhochschule Osnabrück, Osnabrück Tel. 0541/969-2066, http://www.fh-osnabrueck.de

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