V tomto článku je popsáno makro, které dokáže provést analýzu šroubových a kolíkových spojů v sestavě. Bylo vytvořeno na objednávku pro společnost Doosan Škoda Power za účelem snížení chybovosti konstrukce a s tím spojeným ušetřením nákladů. Vývoj a testování trvalo téměř půl roku a bylo při něm využito know-how zákazníka i vývojáře (Technodat).

Jaký je účel makra

Makro dokáže v sestavě vyhledat páry součástí, které tvoří šroubový spoj, tedy šroub a závitovou díru. Díry lze ještě vybírat podle toho, zda se nalézají v součásti vybrané pro analýzu nebo v normalizovaných dílech (nejčastěji matice). Takto vyhledané páry jsou vyhodnoceny a zobrazeny v tabulce s grafickým zobrazením stavu spoje. Při analýze se primárně porovnává shoda průměru a stoupání u závitů, kontroluje se kolize v závitu, kolize se součástí a také účinná délka spoje. U problematických spojů jsou v modelu označena místa a pro snadné nalezení instancí v chybném páru je k dispozici i interaktivní zobrazení. Uživatel tak velmi rychle dokáže odhalit možné chyby, které vznikly nepozorností či nedůslednou kontrolou.

Jak to funguje

Po spuštění makra se nejprve vyberou součásti s dírami s vnitřním závitem, které se mají analyzovat. V případě Doosan Škoda Power se ve většině případů jedná o turbínová tělesa s velkým počtem děr. Tento výběr probíhá interaktivně přímo na 3D modelu.
K součástem s dírami může uživatel vybrat i normalizované či standardizované součásti s dírami s vnitřním závitem (matice). Výběr těchto součástí probíhá částečně automaticky. Uživatel zadá klíčová slova s názvem (popisem) součástí a spustí vyhledávání. Makro prochází sestavu a u každé instance zjišťuje dotazem do PLM systému informace o jeho názvu. Pokud se název shoduje s klíčovým výrazem, přidá součást do seznamu. Seznam je zobrazen jako strom, kdy jednotlivé větve představuje nalezené součásti. Každá větev pak zobrazuje nalezené závity, které jsou detekovány přímo na modelu. Podle určitých pravidel se rozliší, kolik závitů bylo nalezeno (jeden – více – žádný). Uživatel má možnost vybrat, která součásti a dokonce i který závit bude vstupovat do analýzy. Pokud není nelezen žádný závit, lze jej manuálně doplnit.
Stejným způsobem je vytvořen i seznam součástí s vnějším závitem (šrouby, kolíky). Zde se navíc detekuje ještě možný vnitřní vývrt u šroubů kvůli správnému nalezení páru.
Jakmile má uživatel vytvořené seznamy pro analýzu, může ji spustit. Předtím ještě může omezit analýzu jen na určitou podsestavu (vše ostatní se analyzovat nebude). Dále lze nastavit procházení instancí vytvořených pomocí AssemblyPattern (bere se vždy jen první instance). Poslední volbou pro natavení analýzy je změna grafických vlastností součástí – analyzovaným součástem lze nastavit průhlednost pro lepší viditelnost šroubů a matic, a součásti, které do analýzy nevstupují, jsou pak zcela skryty (NoShow). Grafické vlastnosti se po ukončení analýzy nastaví zpět.
V tuto chvíli je vše připravené a uživatel může spustit samotnou analýzu. Čas potřebný pro analýzu je závislý na velikosti sestavy a hlavně pak na počtu instancí, v extrémních případech (na slabším HW) to mohou být i desítky minut. Uživatel je informován o průběhu grafickým ukazatelem.
Po skončení analýzy se makro automaticky přepne do druhé záložky s výsledky. Každý nalezený pár je zobrazen jako řádek tabulky, který obsahuje názvy obou součástí, informace o závitech a grafickou indikaci chyb (4 typy ikonek). Uživatel má možnost filtrovat podle jednotlivých typů chyb a označit, že je spoj již zkontrolovaný (nebo opravený) – pro lepší přehlednost. Velmi nápomocná je funkce interaktivního vyhledání spoje v modelu. Po kliknutí na tlačítko na začátku řádku každého spoje je tento spoj označen v sestavě a přiblížen na monitoru. U chybných spojů jsou navíc zobrazeny roviny určující dno díry a konec závitu (s barevným rozlišením), uživatel tak velmi pozná, kde je chyba.
Po vyhodnocení lze výsledky smazat. Makro odstraní pomocný part a vrátí zpět nastavení grafických vlastností součástí.

Pod pokličkou

Nejdůležitější pro správný průběh analýzy je bezesporu algoritmus pro vyhledání páru šroub – díra (matice). V případě, že by všechny normalizované součásti byly vytvořené podle stejného pravidla, např. šroub bude mít dosedací plochu v rovině xy a dřík ve směru z, daly by se při hledání párů použít pouze matematické výpočty. Na to se ale vzhledem k vývoji metodiky pro konstrukci nelze spolehnout, takže bylo nutné najít jinou, robustnější metodu.
Ta spočívá v zjištění kolize osy díry s tělesem šroubu. Podle jednoduché úvahy by se v díře neměla vyskytovat žádná jiná součást s výjimkou právě šroubu nebo kolíku. Pokud tedy zjistíme, že něco koliduje s osou díry, považujeme to za šroub či kolík. Kolize se zjistí jednoduchým měřením vzdálenosti tělesa od osy – pokud jsou v kolizi, naměří Catia nulovou vzdálenost. Jde o malý trik, který zde byl s výhodou použit.
Vytvoření osy díry ale nebylo úplně jednoduché. Aby se nezasahovalo do analyzovaných modelů, vloží se do sestavy pomocný part, do které se vytváří osy děr. Protože je ale pomocný part v hlavní sestavě (nulová pozice) a ostatní součástí jsou „zanořené“ v podsestavách, musí se rekurzivní transformací spočítat souřadnice středu každé díry a směr. Z nich se pak vytvoří úsečka – Line, s délkou rovnající se hloubce díry.
Nakonec ještě bylo třeba vyřešit situace, kdy byly na jednom šroubu dva různé závity. Zde bylo třeba určit, který závit patří do které díry. Zde opět pomohlo obyčejné měření a porovnávání vzdáleností. Logicky pak byl k díře přiřazen závit, který byl blíž.

Uživatelské rozhraní

Prostředí bylo navrženo s ohledem na jednoduchost a rychlost. I přesto obsahuje poměrně hodně ovládacích prvků, jsou proto rozděleny do dvou záložek. V první záložce se vybírají vstupy a nastavují parametry analýzy, ve druhé jsou pak zobrazeny výsledky.

V horní části jsou ovládací prvky pro výběr součástí a zobrazení informací o nich, ve spodní části pak další přepínače pro dílčí nastavení. Úplně dole je pak klasické zobrazení průběhu.


V záložce s výsledky (obr 2) jsou v každém řádku informace o spoji, včetně nalezených chyb. Ve spodní části jsou zobrazeny informace o popisu a názvu součástí a tlačítka s funkcí zkopírování údajů do systémové schránky pro možnost rychlého vyhledání v PLM systému.


Pokud je spoj vyhodnocen jako chybný, je odpovídající pomocná geometrie přesunutá do Show prostoru. Uživatel tak lépe pozná, ve které části spoje je chyba.

Závěr

Tento nástroj dokáže při správném použití ušetřit značné náklady vzniklé při nedostatečné či nedůsledné kontrole, kdy jsou nakoupeny nebo vyrobeny nesprávné díly.

Makro samozřejmě není 100% úspěšné, protože nelze podchytit všechny možné situace, které v modelu mohou nastat. Chybovost makra by neměla překročit 30%.


Autor článku: Jan Cinert