Publication
Design und Integration zusätzlicher semantischer Annotationen in CAD-Modellen und ihre Nutzung in einem semantischen Umgebungsmodell
Jonas Brozeit; Max Lauer; Parsha Pahlevannejad; Michael Sintek
Mastersthesis, DFKI, RPTU, 7/2023.
Abstract
Die heutige hochvolatile Produktionsumgebung erfordert adaptive und reaktionsschnelle Systeme, die sich an die notwendigen industriellen Änderungen anpassen. CAD-Modelle sind hierbei von zentraler Bedeutung, da sie die digitale Repräsentation (Digitaler Zwilling) von Produktionsprozessen und -anlagen unterstützen. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit ist es, CAD-Modelle mit zusätzlichen semantischen Informationen anzureichern und deren Integration in ein semantisches Umgebungsmodell zu demonstrieren. Zu diesem Zweck wurde mit der CAD-Software Siemens NX ein NX Open Programm zur semantischen Anreicherung von CAD-Objekten entwickelt, wobei
die Annotationen Informationen über die semantische Bezeichnung und Eigenschaften der Bauteile enthalten. Die annotierten Daten können anschließend sowohl eingebunden in der CADDatei im STEP 242-Format als auch in einer separaten JSON-Datei exportiert werden. Mithilfe des Game4Automation-Plug-ins und eines zusätzlich entwickelten Parsers können diese exportierten Dateien dann in ein semantisches Umgebungsmodell in der Unity-Engine importiert werden, was eine präzise Simulation und Visualisierung unter Einbeziehung der semantischen Bezeichnungen ermöglicht. Das resultierende semantische Umgebungsmodell liefert eine aussagekräftige Objekthierarchie, die semantischen Zoom und Klassifizierung von CAD-Objekten zulässt. Die Evaluation des Ansatzes erfolgt anhand echter CAD-Modelle aus der Demonstratorlandschaft der
SmartFactoryKL und weist seine Zuverlässigkeit und Genauigkeit nach. Zusammenfassend bietet der vorgeschlagene Ansatz einen erheblichen Mehrwert, indem er einen Weg zur besseren Verständlichkeit, Verarbeitung und Interoperabilität von CAD-Modellen eröffnet. Dies kommt der intelligenten Wartung, der Augmented-Reality-basierten Unterstützung von Mitarbeitern oder der Effizienz der Fertigung zugute. Die Forschungsarbeit liefert somit wichtige Erkenntnisse und offeriert zusätzlich, wie zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich aussehen könnten.