EraSME 6th call CAMTROL

Syfte och mål

Projekt avsåg utveckla ett intelligent auto-adaptivt maskinkontrollsystem för tillverkningsprocesser med robotar. Nuvarande kontrollsystem kan endast programmeras statiskt, d.v.s. robotaxlar rörs enligt en förberäknad bana. Projektet initierades inom ramen för det europeiska samverkansprogrammet ERA-SME. I projektet har Chalmers samverkat med det svenska företaget Algoryx samt Frauenhofer Insititutet. Relaterat projekt är projekt hos Algoryx med ärendenummer 2010-01473 som VINNOVAmedfinansierat.

Resultat och förväntade effekter

Effekter och resultatProjektet i stort har avsett att öka kvaliten vid högprecissionsvarvning av mikrometerstora strukturer. Dessa strukturer modelleras som en NURBS-yta som finns tillgänglig i maskinkontrollsystemet. Kollision mellan slipverktyget (slipspetsen) och ytan beräknas i run-time eller offline för att avgöra slipverktygets optimala position för att uppnå önskad ytstruktur.Ett avgörande prestandakritiskt steg är att beräkna kollisionerna mellan NURBS-ytan och slipspetsen, som t ex kan representeras med en halvsfär. För att beräkningarna skall kunna ske i runtime, och därmed dynamiskt kunna kompensera för defekter, sprickor, förslitningar av slipspetsen, måste upp till 20.000 kollisioner mellan NURBS och slipvertyg hinna färdigkalkyleras per sekund.Chalmers har nu utvecklat en snabb GPU-baserad NURBS-evaluerare som klarar av att testa 350M punkter per sekund mot NURBS-ytan vilket innebär att för en slipspets med en radie av 5 mikrometer, uppnås en precission på 0.08 mikrometer, vid en total beräkningshastighet av 20.000 halvsfär/NURBS-kollisioner per sekund. Detta resultat är mer än tillräckligt för att uppfylla CAMTROL-projektets önskemål. Minimum för att uppnå målet låg på upp mot 2 miljoner NURBSevalueringar per sekund för att uppnå tillräcklig precission. Med vår nuvarande beräkningshastighet på 350M evalueringar per sekund ger det mycket god marginal vid prestanda/precissionsökningar hos övriga delar av maskinkontrollsystemet, önskad ytstruktur och slipspetsar.Under första halvan av CAMTROL-projektet var planen att göra sfär/NURBS-test med ray tracing. Vid ray tracing är ett av de viktigaste stegen för att uppnå hög beräkningshastighet att bygga lämpliga accelerationsdatastrukturer (hierarkier baserade på geometrin). Som en direkt följd av vår forskning kring ray tracing utvecklade vi en ny metod för att datorgenerera skuggor med en kombination av låg beräkningskostnad, hög precission och generalitet (kan hantera transparenta objekt) som tidigare legat bortom vad som varit möjligt. Detta resulterade i en publikation i den bästa journalen inom datorgrafik.

Upplägg och genomförande

Chalmers uppgift har varit att forska fram tillräckligt snabba GPU-baserade beräkningsmetoder för NURBS-halvsfärintersektion, vilket är en av de vanligaste typerna av arbetsverktyg. Algoryx uppgift har bl a varit att utveckla kollisionstest för mer generellt modellerade slipspetsar (icke halvsfärer).Kickoff-möte hos Fraunhofer i Aachen, våren 2011.Arbetsmöte i Ravensburg hos Blüm, våren 2012.Därutöver har vi haft 4 telefonkonferenser.Verksamma i projektet vid Chalmers:Huvudansvarig: docent Ulf Assarsson.Doktorander: Ola Olsson samt Markus BilleterForskargruppen inom datorgrafik på institutionen för Data- och Informationsteknik på Chalmers,inriktar sig på högprestandaberäkningar med hjälp av grafikkort (GPU:er).Chalmers forskar också på ray tracing.