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Algorithmen zur automatisierten Handhabung von biegeschlaffen Faser-Halbzeugen in 2D

Sorokin, Lev (2016) Algorithmen zur automatisierten Handhabung von biegeschlaffen Faser-Halbzeugen in 2D. Master's, Universität Augsburg.

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Abstract

Die Herstellung von Faser-Verbundwerkstoffen wie beispielsweise Carbonfaserverstärkten-Kunststoffen (CFK) wird wegen der Robustheit mit gleichzeitig geringer Masse der CFK immer bedeutender. Ein Bestandteil der Verbundwerkstoffe sind biegeschlaffe Faser-Halbzeuge. Sie werden für die Konsolidierung mit Kunststoffen benötigt und verleihen dem Verbundstoff die beschriebenen Eigenschaften. Die Programmerstellung für den Abtransport der zugeschnittenen Halbzeugmenge N durch ein Greifsystem, wurde bisher manuell durchgeführt. Dabei musste entschieden werden welche Kombinationen von Halbzeugen in welcher Reihenfolge zu greifen sind, als auch die genaue Position für das Fixieren der Halbzeuge durch das Greif-System. Die Position muss so gewählt werden, dass Halbzeuge von Wirkflächen überdeckt werden, da sonst kein Abtransport möglich ist. Als Vorverarbeitungsschritt nach der zu Polygonen interpolierten Zuschnitten, zeigen wir einen Algorithmus zur Extraktion von Polygonen aus den gegebenen Zuschnittskonturen. Wir stellen nicht nur ein Verfahren vor, dass automatisiert für eine einfache (evt. gelöcherte) Polygonmenge N in O(|N|^|C_opt|·2^|N|||N||) die optimale Überdeckung (Cover-Berechnung) durch ein rechteckiges Polygon (Greifer) unter Berücksichtigung eines Arbeitsraumes bestimmt, sondern führen auch eine Positionsoptimierung durch. Wir vergleichen dabei Verfahren der diskreten Suche und dem Genetischen Algorithmus mit einer hybriden Variante aus diskreter Suche und dem metaheuristischen Simulierte Abkühlung Algorithmus. Wir stellen ein genaueres In-Place Verfahren vor mit direkter Positions-Optimierung während der Cover-Suche, als auch eine nachgelagerte Variante als einfache Migration aus beiden Verfahren mit einer Laufzeit von O((|N|^|C_opt|·2^|N|+|C_opt|)·||N||). Die Implementierung unserer Verfahren der Positions-Optimierung übernehmen wir in MATLAB, die Cover-Berechnung wird in Java durchgeführt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/107305/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Algorithmen zur automatisierten Handhabung von biegeschlaffen Faser-Halbzeugen in 2D
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Sorokin, LevUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Date:2016
Refereed publication:No
Open Access:No
In DOAJ:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:98
Status:Unpublished
Keywords:CFK, Textil, Faser, Halbzeug, biegeschlaff, Zuschnitt, Polygon, Cover, Überdeckung, Simulated Annealing, genetische Algorithmen, Nesting, Containment, Cluster, Greifer, Handhabung, Optimierung
Institution:Universität Augsburg
Department:Fakultät für Angewandte Informatik, Lehrstuhl für Softwaretechnik
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials
Location: Augsburg
Institutes and Institutions:Institute of Structures and Design > Automation and Quality Assurance in Production
Institute of Structures and Design > Automation and Production Technology
Deposited By: Rähtz, Christian
Deposited On:01 Dec 2016 11:15
Last Modified:01 Dec 2016 11:15

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