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Sichtfeldberechnung – Die Optimierung der Sichtverhältnisse auf mobilen Maschinen erforderte bisher den Bau eines Prototyps. Neue Software berechnet die Sichtverhältnisse des Maschinenführers jetzt schon während der Entwicklung.

11. April 2012

Ein Problem bei der Konstruktion und Entwicklung von großen Erdbewegungs- oder auch Landwirtschaftsmaschinen ist die Berechnung der realen Sichtverhältnisse des Maschinenführers beim Einsatz der Fahrzeuge, die sich in der Regel erst nach dem Bau von Prototypen überprüfen lassen. Dazu kommt, dass diese Kontrollverfahren in der Regel manuell durchgeführt werden müssen und somit äußerst zeit- und kostenintensiv sind. Oft erfordert eine erste Überprüfung der Sichtverhältnisse zudem konstruktive Korrekturen an der Maschine, die wiederum weitere Kosten verursachen und anschließend erneut zeitaufwendig überprüft werden müssen. Zeit- und Kostenaufwand für die Optimierung der Sichtverhältnisse sind deshalb für die Baumaschinenhersteller eine kaum kalkulierbare Größe.

Abhilfe bietet hier die Software EMM-Check des Hamburger Unternehmens ReKnow: Mit der 2011 vorgestellten Lösung lassen sich die zukünftigen Sichtverhältnisse am fertigen Fahrzeug zu jedem Zeitpunkt während der Entwicklung überprüfen, sodass nötige konstruktive Änderungen frühzeitig und ohne Änderungen am Prototyp vorgenommen werden können. Der Einsatz der Software reduziert damit nicht nur die Kosten bei der Produktentwicklung gravierend, sondern verkürzt zugleich die Zeit bis zur Marktreife. Zudem verbessert die Software auch die Sicherheit beim späteren Einsatz der Baumaschine.

CAD-Daten als Basis

Erforderlich für eine Sichtfeldanalyse mit EMM-Check sind lediglich diejenigen CAD-Daten des Fahrzeugs, die eine tatsächliche Sichtfeldeinschränkung hervorrufen können. Dazu werden die Konstruktionsdaten der Maschine oder der Auf- und Anbauten im STL-Format aus dem erzeugenden CAD-System exportiert und in EMM-Check eingelesen. Anhand von Prüfprofilen berechnet die Software anschließend die vom Maschinenführer nicht einsehbaren Bereiche, die als Kernschatten auf dem Prüfkreis sowie auf der Ein-Meter-Sichtlinie (rectangular boundary) um das Fahrzeug dargestellt, ausgewertet und grafisch dokumentiert werden. Standardprofile für verschiedene Maschinentypen, wie in der Norm DIN EN 4741/ISO 5006:2006 spezifiziert, sind dafür im Programm bereits vordefiniert. Maßgebliche fahrzeugtypabhängige Kriterien sind hierbei die maximale Schattenbreite und -anzahl je Sektor des Prüfkreises sowie die Schattenbreite auf der Ein-Meter-Sichtlinie. Zur Analyse von nicht der Norm entsprechenden Fahrzeug- bzw. Sichtsituationen lassen sich zudem eigene Prüfprofile erstellen. Dabei lassen sich die eingestellten Prüfparameter als anwenderabhängige Profile speichern, sodass für eine neue Analyse lediglich die veränderten Fahrzeugdaten in die Applikation geladen werden müssen.

Schnelle Optimierung

Als Ergebnisse liefert EMM-Check neben einer generellen Aussage über die Erfüllung der Norm außerdem eine grafische Darstellung der Kern- und Halbschatten auf dem Sichtfeld, die Angabe eventueller nicht eingehaltener Prüfkriterien sowie einen normgerechten Analyse-Report. Der Re-Import der Analyseergebnisse in das verwendete CAD-System ermöglicht danach die unmittelbare Optimierung der sichtfeldbeeinflussenden Geometrie.

Die Software kann unabhängig vom jeweiligen CAD-System auf einem separaten Computer betrieben werden und beeinträchtigt damit nicht die Arbeit des Konstrukteurs. Die selbsterklärende Software ist ohne Schulungsaufwand sofort nutzbar und erfordert lediglich ausreichende Kenntnisse der zugrunde liegenden Normen. Der Hersteller liefert die Software als installierbares Programm, das nach der Installation ohne jeglichen Implementierungs- und Anpassungsaufwand sofort einsatzbereit ist.

In der aktuellen Version 2.1.0 ermöglicht EMM-Check über die Analyse der maschinenbezogenen Sichtfelder hinaus auch die Berechnung der Sichtfelder beim Einsatz von Kameras oder Spiegeln gemäß ISO144011-2:2009(E). Damit liefert die Software zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Produktentwicklung verbindliche Aussagen über eine mögliche Verbesserung der zukünftigen Sichtverhältnisse durch den Einsatz von Spiegeln sowie eine Darstellung des theoretischen Kamerasichtfeldes in Echtzeit unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie.

In zwei Schritten zum Ziel

In einem ersten Schritt werden hierbei zunächst die theoretischen Spiegel-Sichtfelder bestimmt, die sich ohne Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie ergeben. Liefert ein bestimmter Spiegel oder eine bestimmte Spiegelkombination in diesen theoretischen Spiegel-Sichtfeldern die gewünschten Ergebnisse, lassen sich in einem zweiten Schritt die realen Spiegelsichtfelder berechnen. Dabei werden zusätzlich sämtliche Sichtbehinderungen durch die Baumaschine selbst berücksichtigt, wie etwa das Maschinenhaus oder sonstige An- und Aufbauten. Eine integrierte 3D-Voranzeige erleichtert die Positionierung der geplanten Spiegel. Zudem berücksichtigt EMM-Check seit Ende 2011 auch die Vorschriften des §35b Abs.2/Rili 11 der StVZO sodass auch Fahrzeuge, die schneller als 25km/h fahren, geprüft werden können. Nach der gesamten Analyse aus der Berechnung des dierekten Sichtfelds und der Spiegel-Sichtfelder (indirekte Sicht) liefert die Software somit verbindliche Aussagen über die zukünftigen, tatsächlichen Sichtverhältnisse des Baumaschinenführers.

Deutliche Kosteneinsparung

Dass sich die Entwicklungszeiten und -kosten durch die neuen Funktionen zur Berechnung von Spiegelsichtfeldern enorm senken lassen, bestätigt Artur Gabriel, Leiter Entwicklung und Konstruktion bei dem Baumaschinenhersteller Atlas Weyhausen in Wildeshausen, der die Software in einem Pilotprojekt bereits während der Entwicklung nutzen konnte: »Bisher mussten wir für die Durchführung einer einzelnen Sichtfeldanalyse circa vier bis fünf Personentage kalkulieren. Mit EMM-Check dauert dies nun je nach Datenmenge des zu prüfenden Fahrzeuges und in Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit des eingesetzten Computers zwischen einigen Minuten und wenigen Stunden. Nachträgliche und kostenintensive Änderungen aufgrund eines eingeschränkten Sichtfeldes kurz vor dem Start der Serienfertigung gehören damit der Vergangenheit an.«bt z

Auf einen Blick

-Die ReKnow GmbH & Co. KG mit Sitz in Hamburg betreut Kunden in der Fertigungsindustrie zu Anwendungen für das Product-Lifecycle-Management (PLM).

-Neben Beratungs- und Trainingsdienstleistungen im Umfeld der Produkte Catia und Enovia des französischen CAD-Herstellers Dassault Systèmes entwickelt das Unternehmen eigene Software-Produkte wie beispielsweise EMM-Check zur Sichtfeldanalyse von Erdbewegungsmaschinen oder die Lösung SQ Similarity Query zur CAD-neutralen geometrischen Suche von Konstruktionsdaten in großen Datenbeständen anhand von Skizzen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2012