Sean Kim
Projektliste

Projekt 01 · AI·CAD/CAM·BlueChain-Add-in

KI, die 3D-Modelle liest und Bearbeitungsstrategien entwirft

Fusion CAM-Automatisierung: Von der Formanalyse über die KI-gestützte Merkmalserkennung bis hin zur Bearbeitungsstrategieentwicklung und Visualisierung der Ergebnisse des digitalen Zwillings

PythonOpenCascadeTensorFlowAutodesk Fusion APICAM

KI erkennt Bearbeitungsmerkmale in 3D-Modellen und erzeugt Fusion-CAM-Operationen

Simulation von Fusionsmaterialien. Auf diesem Bildschirm werden 302 verformte Teile, die durch einen automatisch generierten Prozess verarbeitet wurden, in Farbe basierend auf der Toleranz angezeigt.
Produktbildschirm Schmelzmaterialsimulation einer Standardprobe (302-Verformung), bearbeitet mit einem automatisch generierten Prozess. Die Abstraktion liegt innerhalb des Toleranzbereichs.
  • 9 TypenBearbeitungsmerkmal · Enthält Rohmaterial
  • ±0.15 mmKonstruktion vs. Toleranz · Übermaßkriterien in MDT-Beispielen
  • 1 FallEntgegennahme von Registrierungsanträgen für das Beschriftungsprogramm
  1. 1

    Formanalyse

    Lesen Sie die Flächen und Kanten des 3D-Modells (STEP) und erstellen Sie ein Diagramm der Beziehungen, z. B. der Art der gekrümmten Oberfläche und der konvexen/konkaven Verbindungen.

  2. 2

    KI für die Erkennung von Bearbeitungsfeatures

    Identifizierung von 9 Bearbeitungsmerkmalen, darunter Rohmaterial, Bohrung, Tasche, Fasen und Verrundungen, durch Oberflächenklassifizierung und Formkombinationsanalyse des graphischen neuronalen Netzwerks.

  3. 3

    Maschinenstrategie-Design

    Bearbeitungsrichtung, Aufspannung, Prozessablauf, Werkzeug und Schnittbedingungen festlegen, Pfadtoleranzen an die gewünschte Oberflächengüte anpassen und einen Fusion-CAM-Prozess erstellen.

  4. 4

    Visualisierung der Ergebnisse des digitalen Zwillings

    Die von der durchgeführten MDT-Simulationsergebnisse wurden empfangen und in einer 3D-Ansicht dargestellt. Diese zeigt Diagramme zu Schnittkraft und Spandicke sowie die Abweichung zwischen Bearbeitungsergebnis und Konstruktion.

Zugewiesene Rolle

Direkte Forschung und Entwicklung von der Formanalyse über die Bearbeitungsstrategieentwicklung bis hin zur Fusion-Anwendung durchgeführt. Für den digitalen Zwilling war ich ausschließlich für die Visualisierung der Simulationsergebnisse verantwortlich.

  • 3D-Modellformanalyse und Diagrammeingabe
  • KI zur Maschinenmerkmalerkennung und Trainingsprogramm für die Beschriftung
  • Maschinenstrategie-Design und Generierung des Fusion-CAM-Prozesses
  • Visualisierung der MDT-Analyseergebnisse der in Diagrammen und 3D

Die Simulation des digitalen Zwillings (MDT) wurde von einer durchgeführt. Meine Aufgabe beschränkte sich auf die Visualisierung der bereitgestellten Simulationsergebnisse.

Ergebnisse
Wir haben eine KI entwickelt, die 3D-CAD-Formen liest, ein lernendes Beschriftungstool, eine Design-Engine für Bearbeitungsstrategien und eine Fusion-CAM-Verknüpfung. Der digitale Zwilling war lediglich für die Visualisierung der Ergebnisse der von durchgeführten Simulationen verantwortlich und erstellte einen Bildschirm, auf dem Schnittkräfte und Bearbeitungsergebnisse in Diagrammen und in 3D angezeigt werden konnten.

Die Überprüfung erstreckt sich auf die Fusion/MDT-Simulation. Keine Freigabe der tatsächlichen Verarbeitungsqualität.

AIBearbeitungsmerkmal 9type identifizieren

  • StandardMaterial-/Referenzform
  • BlindstelleSackloch
  • DurchgangsbohrungDurchdringende Bohrung in einem Bauteil
  • Tasche öffnenSeitentasche
  • Tasche schließenGeschlossene Tasche
  • FaseKantenfase
  • AbrundungAbgerundete Verbindung Ecke
  • SenkenZylindrisches Loch mit Stufe
  • AnsenkenLoch mit konischem Eingang

KI klassifiziert die sieben Grundtypen nach Oberfläche und identifiziert Senkung und Senkung durch Analyse der Formkombination von Loch, Stufe und Fase. Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für sechs tatsächliche Lern-STEP-Modelle mit farbigen Beschriftungen für die richtigen Antworten.

Verbundgrundplatte

6 Basislabels · 177 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Fase · Anguss

Dreieckiges Rippenteil

7 Basislabels · 139 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Fase · Verrundung · Anguss

Drehachsengehäuse

6 Basislabels · 78 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Verrundung · Anguss

Bettplatte

7 Basislabels · 74 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Fase · Verrundung · Anguss

Endblock fixiert

7 Basislabels · 58 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Fase · Verrundung · Anguss

Z-Achsenhalter

6 Basislabels · 87 Flächen

Durchgangsbohrung · Sackloch · Offene Tasche · Geschlossene Tasche · Fase · Anguss

Die Farben entsprechen den Standardmerkmalen in der obigen Liste. Diese Daten zeigen die Geometrie und die für das Training verwendeten Labels und geben keine Auskunft über die Vorhersagegenauigkeit für neue Teile.

Aus erkannten Merkmalen erzeugte Fusion-CAM-Bearbeitungen

1–3 sind repräsentative Fusion CAM-Prozesse für die Fronteinrichtung. Abbildung 4 zeigt den Ablauf der Änderung der Verarbeitungsrichtung und der Fortsetzung des Prozesses auf der gegenüberliegenden Seite. Die blaue Linie auf dem Fusion-Bildschirm ist der Schnittpfad und die gelbe Linie ist die Verbindung/Bewegung zwischen Pfaden.

1. Schruppen des Außenmaterials

ProduktbildschirmEntfernt Restmaterial am Außenteil in mehreren Tiefen.

2 · Lochbohren

ProduktbildschirmWählen Sie einen Bohrer anhand der Position und Tiefe der Bohrung aus und erstellen Sie einen axialen Bearbeitungspfad.

3. Schruppen interner mehrstufiger Taschen

ProduktbildschirmMaterialabtrag aus den umliegenden Taschen unter Beibehaltung des zentralen zylindrischen Vorsprungs. Die durchgezogene blaue Linie stellt den sich in Abhängigkeit von der Tiefe wiederholenden Schnittpfad dar.

4. Bearbeitung der Rückseite nach Änderung der Bearbeitungsrichtung

Vorderseite einrichten · +ZTeil umdrehen · SchalterkonfigurationRückseite einrichten · −Z

Setup 1 · Schruppen der Vordertasche (+Z)

ProduktbildschirmDieser Bildschirm zeigt den Schrupppfad für die vordere Innentasche in Fusion. Die Prozesse 1–3 werden in diesem +Z-Richtungs-Setup ausgeführt.

Setup 2 · Schruppen der Rückseite (−Z)

ProduktbildschirmFusion-Bildschirm, der dasselbe Teil von der gegenüberliegenden Seite zeigt. Nach dem Umstellen der Einrichtung zum Drehen des Teils wird der Prozess mit der Schruppung der Rückseitenoberseite in −Z-Richtung fortgesetzt.

Setup 2 · Schlichten der Rückseite

ProduktbildschirmDer Konturbearbeitungspfad wird aus derselben Rückseitenansicht dargestellt. Die Bearbeitung folgt der Oberseite und der Konturschruppung der Rückseite.

Nach Abschluss der Bohrungs- und Taschenbearbeitung der Vorderseite wechseln Sie zur nächsten Einrichtung, um das Teil zu wenden und zu fixieren. Ändern Sie die Werkzeuganfahrrichtung relativ zum Modellkoordinatensystem von +Z auf −Z und fahren Sie mit der Bearbeitung der Rückseite (Schruppen) → Außenkante (Schruppen) → Kontur (Schlichten) fort.

Diagramme und 3D-Ansichten der Ergebnisse des digitalen Zwillings

Die Simulation des digitalen Zwillings (MDT) wurde von einer durchgeführt. Meine Aufgabe beschränkte sich auf die Erstellung der Diagramme und 3D-Visualisierungen der Ergebnisse. Unten sehen Sie einen Screenshot mit der Schnittkraft und der Bearbeitungsgeometrie der archivierten MDT-Analyseergebnisse.

Schnittkraft, Spandicke und NC-Schnitt

ProduktbildschirmWählen Sie einen Bearbeitungsbereich aus, um Schnittkraft und Spandicke zu vergleichen und den NC-Block, das Werkzeug, den Vorschub und die Drehzahl am Punkt des Maximalwerts zu untersuchen. Übersetzte Referenz · Koreanisches Original ansehen

Abweichung zwischen Bearbeitungsform und Konstruktionszeichnung

ProduktbildschirmUntersuchen Sie die Bearbeitungsergebnisse mit 3D-Rotation/-Vergrößerung und Richtungsänderung. Designoberfläche, Restmaterial und Überschnittmarkierung werden durch Toleranzstandardfarbe und Flächenverhältnis unterschieden. Übersetzte Referenz · Koreanisches Original ansehen

Karte der Oberflächenwelligkeit und Formfehler

ProduktbildschirmIn der Analyse, die diese Ausgabe beinhaltet, werden die Welligkeit und Formfehler der bearbeiteten Oberfläche mithilfe einer Farbskala überprüft. Sie werden separat von der tatsächlich gemessenen Rauheit angezeigt. Übersetzte Referenz · Koreanisches Original ansehen

Von dieser Technologie erwartete Änderungen

Prozessgestaltung zur Reduzierung von Wiederholungsarbeiten

Durch die Reduzierung der sich wiederholenden Aufgabe, Flächen und Bohrungen einzeln auszuwählen und den Prozess einzurichten, sollen Fachkräfte sich stärker auf die Werkzeugauswahl und die Überprüfung der Bearbeitungsbedingungen konzentrieren können.

Expertenwissen teilen

Durch die Integration der Formanalyse- und Prozessdesignverfahren erfahrener Anwender in die Software wird die Nutzung der Technologie auch für Anwender mit geringen CAM-Kenntnissen und in kleinen Fertigungsbetrieben erleichtert.

Ressourcenschonung durch virtuelle Verifizierung

Die Prüfung der Schnittlast und der Abweichung von der Konstruktion vor der eigentlichen Bearbeitung kann als Grundlage dienen, um den Material-, Werkzeug- und Zeitaufwand durch Ausprobieren zu reduzieren.

Der obige Inhalt beschreibt die erwarteten Auswirkungen der Technologienutzung. Die Zeit- und Kostenersparnis durch die praktische Umsetzung muss separat geprüft werden.

3DKonzeptmodell Schritt für Schritt

Die Prozesssequenz, in der die Maschine dieses Teil fertigt, und ein mit Werkzeugen erstelltes Konzeptmodell. Es zeigt die Modellierung, die Merkmalserkennung und die Bearbeitung im Schraubstock nacheinander.

A-01Bearbeitetes Teil
Konzeptmodell
Bearbeitungsmerkmale an jede Fläche anfügen

Die flächenweisen Vorhersagen werden zu Taschen, Senkbohrungen, Bohrungen, Stufen und Fasen gruppiert. Die gerundeten Außenecken sind keine Verrundungen, sondern gehören mit den Seitenflächen zur Außenkontur.

  1. 1Tasche9 Flächen
  2. 2Senken2 Plätze
  3. 3Durchgangsbohrung4 Plätze
  4. 4Stufe2 Flächen
  5. 5Außenkontur8 Seitenflächen
  6. 6FaseC2 · 6 Flächen
Zeichnung
A-01
Name
Tasche · Stufenblock
Schritt
02 Merkmalserkennung
Einheit
mm
Autor
Gyu-tae Kim
Aktualisiert
Details · Schritt-für-Schritt-Anleitung, Probleme und Lösungen, Überprüfung

01Was wurde in jedem Schritt gemacht?

  1. 1

    Formanalyse

    • Extraktion von STEP-Oberflächen-, Kanten- und gekrümmten Oberflächentypen
    • Konvexe und konkave Beziehungen benachbarter Flächen als Graph
    • Eingabe eines hierarchischen Graphen zur Gruppierung von Flächen und Dreiecksflächen
  2. 2

    KI für die Erkennung von Bearbeitungsfeatures

    • Programm zur Erstellung von Trainingsdaten
    • Datenaufteilung basierend auf Geometriereihen
    • Kombinierte Form: Tasche, Abrundung und Fase
    • Auswirkungen von Eingabe, Erweiterung und Labeländerung vergleichen
  3. 3

    Maschinenstrategie-Design

    • Organisation der Flächenvorhersagen in Bearbeitungsmerkmalgruppen
    • Bearbeitungsrichtung, Aufspannung, Prozessablauf, Werkzeug und Schnittbedingungen festlegen
    • Pfadtoleranzen und Vorschub an Beleuchtungszielen ausgerichtet
    • Einrichtung und Prozesserstellung mit Fusion API
    • Bestehende Bearbeitung auch bei Werkzeugwechsel oder Anwendungsfehlern beibehalten
  4. 4

    Visualisierung der Ergebnisse des digitalen Zwillings

    • Diagramme zu Schnittkraft und Spandicke nach Prozess/NC-Abschnitt
    • Zeigt Max, Durchschnitt, P95 sowie Werkzeug, Vorschub und Umdrehungen an diesem Punkt an.
    • Visualisieren Sie die Abweichungen der Bearbeitungsergebnisse vom Design, die Oberflächenwelligkeit und Formfehler.

    Die Simulation wurde von der durchgeführt, und ich war für die Visualisierung der Ergebnisse verantwortlich.

Synthetische Geometrie einer geschlossenen TascheGeschlossene Tasche
Synthetische Geometrie einer offenen TascheOffene Tasche
Synthetische SacklochgeometrieSackloch
Verbundform eines extrudierten Ansatzes, der als Material an derselben Position verbleibtExtrusionsansatz · Material
Kantenfase (Verbundgeometrie)Fase
Verbundform mit Materialbacken an derselben PositionMaterialverformung
Forschungsbild Zusammengesetzte Geometriepaare, bei denen nur die Trennteile geändert wurden. Es wurde überprüft, ob die Beschriftungen auch nach erneutem Auslesen mit STEP unverändert bleiben.Bohrung, TascheFaseAbrundungMaterial

02Problem und Lösung

  1. ProblemBereits die fehlerhafte Klassifizierung weniger Flächen verändert die Gruppierung der Bearbeitungsmerkmale.

    Gelöst.Anzahl der Teile mit übereinstimmenden Flächen und Flächen-Score gezählt.

  2. ProblemDie Gründe für die Änderung der Punktzahl waren eine Kombination aus Label-Modifikation und Training.

    Gelöst.Ich berechnete die durch die Änderung von Beschriftungen und die durch Lernprozesse veränderten Werte separat.

  3. ProblemDas Erkennungsergebnis muss mit den Einstellungen, dem Werkzeug und dem Auftrag in Fusion 3ds abgeglichen werden, um einen Prozess zu bilden.

    Gelöst.Wir haben Fälle, in denen nur ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, von Fällen getrennt, in denen ein neuer Auftrag erstellt werden muss.

  4. ProblemAnhand einer einzelnen Fläche ließen sich geschlossene und offene Taschen kaum unterscheiden, sodass 4 von 10 geschlossenen Taschen übersehen wurden.

    Gelöst.Ich habe die Flächeneingabe von 5 auf 43 Spalten erweitert, damit das Modell auch die umgebenden Kanten und offene Querschnitte sieht; nun werden alle geschlossenen Taschen erkannt.

  5. ProblemDie MDT-Ergebnisse zeigten eine Spitze der Werkzeuglast in dem Moment, in dem das Werkzeug zurückfuhr (Spandicke 1,67 mm).

    Gelöst.Ich habe den Rückzug so geändert, dass das Werkzeug im Vorschub auf die Sicherheitshöhe fährt und erst dann im Eilgang verfährt; die Werkzeuglast beim Stufenschruppen sank von 8.191 N auf 251 N.

03Überprüfung

Geprüfte Elemente

  • Etiketten bleiben auch beim Speichern und erneuten Lesen in STEP erhalten
  • Segmentierung nach Serien, Lernen und Inferenz-Input-Matching
  • Durchschnittliche Metrik, Fehler nach Klasse, Anzahl aller korrekten Teile
  • Unabhängiger Testdatensatz mit 25 Teilen und 1.346 Flächen: Flächengenauigkeit 99,33 %, Macro-F1 99,58 %
  • Automatisierte Regressionstests von Fusion (Anwenden, Werkzeugwechsel, Fehlerbehebung)
  • Vergleich Materialsimulation vs. Referenz-STEP
  • MDT-Ergebnisvisualisierungsbildschirm (Schnittkraft-/Spandickendiagramm, 3D-Vergleich im Vergleich zum Design)

Außerhalb des Bereichs

  • Praxistest mit echten Auftragsteilen
  • Gemessene Beleuchtungsstärke (nur Pfadtoleranz und Zufuhr auf Zielwert angepasst)
  • Zeichnungstoleranzen lesen
  • Genehmigung der CNC-Bearbeitungsqualität

Organisiert mit technischer Dokumentation und Codeänderungshistorie.