Wizualizacja zakresu ruchu zespołu w Creo Parametric

Projektując poruszające się komponenty w zespole, konstruktor często musi zmierzyć się z kwestią kolizji. W przypadku zespołów statycznych, sprawa jest prosta – wystarczy wykonać analizę kolizji, aby narzędzie CAD wyznaczyło wszystkie miejsca, w których dochodzi do „przenikania się” (kolizji) geometrii poszczególnych komponentów. W przypadku zespołów z połączeniami kinematycznymi sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana: ponieważ położenie poszczególnych komponentów zmienia się w czasie, zwykła analiza kolizji może okazać się zbyt czasochłonna.

Rozwiązaniem takiego problemu jest dostępne w PTC Creo Parametric narzędzie zwane Kopertą ruchu (Motion Envelope). Używając koperty ruchu, możemy zobaczyć całą przestrzeń, jaką w trakcie ruchu zajmują komponenty zespołu. W efekcie uzyskujemy pojedynczy model bryłowy, który można wstawić do zespołu i przeprowadzić analizę kolizji między tym modelem i pozostałymi komponentami.

Rysunek 1 Animacja ruchu zespołu z nałożoną kopertą ruchu

Wygenerowanie koperty ruchu dla zespołu w PTC Creo Parametric jest niezwykle proste – niezbędne jest zdefiniowanie zespołu z połączeniami kinematycznymi i przeprowadzenie analizy ich przemieszczeń. Przykładem takiego zespołu jest łamana kolumna kierownicy kombajnu Challenger 660.

Rysunek 2 Kolumna kierownicy kombajnu

Kolumna ta jest ruchoma i może przyjmować różne położenia, dostosowane do wygody kierowcy/operatora urządzenia. Dlatego też istotne jest przeanalizowanie jej zakresu ruchu, aby wyeliminować potencjalne kolizje z pozostałymi elementami deski rozdzielczej i kokpitu kombajnu, jak również samym stanowiskiem operatora.

Rysunek 3 Różne położenia kolumny kierownicy

Tworzenie koperty ruchu rozpoczynamy w aplikacji Mechanizm (Mechanism), będącej trybem projektowania kinematyki zespołu. W trybie tym są widoczne wszystkie zdefiniowane pary kinematyczne i serwomotory, które służą do wprawiania w ruch poszczególnych połączeń kinematycznych.

Rysunek 4 Zdefiniowana kinematyka zespołu

Po przygotowaniu wszystkich par kinematycznych i napędzających je serwomotorów należy zdefiniować analizę położenia. Analiza położenia służy do uruchomienia poszczególnych serwomotorów i zaobserwowania, jak przebiega ruch mechanizmu.

Rysunek 5 Zdefiniowana analiza położenia komponentów zespołu

Po przeprowadzeniu analizy otrzymujemy zestaw wyników, który można wykorzystać do dalszej obróbki, np. przygotowania animacji ruchu zespołu czy obliczenia sił działających w określonych parach kinematycznych. Na podstawie tego zestawu wyników przygotowujemy też kopertę ruchu. W tym celu korzystamy z okna Odtwarzanie (Playback), w którym uruchamiamy opcję tworzenia koperty ruchu.

Rysunek 6 Okno dialogowe odtwarzania wyników analizy

Kopertę ruchu generujemy, ustawiając dokładność odwzorowania geometrii zespołu oraz format wyjściowy części. Im wyższy poziom jakości tworzenia koperty, tym dłużej potrwa cała analiza ruchu geometrii zespołu, ale wygenerowana koperta będzie dokładniejsza.

Rysunek 7 Ustawienia opcji generowania koperty ruchu

W efekcie uzyskujemy pojedynczą część bryłową, zbudowaną na bazie geometrii fasetkowej. Ta część bryłowa odwzorowuje całkowity zakres ruchu wszystkich komponentów badanego zespołu. Można ją następnie umieścić w zespole i przeprowadzić statyczną analizę kolizji.

Rysunek 8 Model koperty ruchu

Rysunek 9 Koperta ruchu nałożona na zespół

Koperta ruchu to narzędzie przydatne wszędzie tam, gdzie istotny jest zakres ruchu całego mechanizmu. Daje ono konstruktorowi możliwość szybkiego sprawdzenia, czy zaprojektowana kinematyka np. w ramieniu robota czy obrabiarki CNC zostanie zrealizowana bezproblemowo. W przypadku wystąpienia kolizji widać je w każdym punkcie ruchu mechanizmu, a nie jedynie w poszczególnych pozycjach. Dzięki kopercie ruchu wiele problemów, które uwidaczniają się dopiero na fizycznym prototypie, można wyeliminować już na etapie projektowania.

Autor: Łukasz Mazur