Entwicklung einer Schnittstelle zwischen MATLAB SimMechanics und CAD-Systemen

Entscheidende Erfolgsfaktoren beim Entwurf mechatronischer Systeme sind unter anderem die Auslegungsoptimierung, die Komplexitätsbeherrschung und die interdisziplinäre Entwicklung. Gegenwärtig existierende Toolbrüche zwischen den bei der Entwicklung verwendeten Softwaretools erfordern eine strikte Trennung dieses Prozesses nach den einzelnen Disziplinen. Die geometrische Konstruktion (mit z.B. CATIA V5) erfolgt getrennt von der funktionalen Auslegung in einer Simulationsumgebung (beispielsweise MATLAB^® und SimMechanics™). Eine ganzheitliche Auslegungsoptimierung ist somit nicht oder nur unter einem enormen manuellen und damit verbundenen zeitlichen und finanziellen Aufwand möglich. Zusätzlich wird die Komplexitätsbeherrschung unnötig erschwert und ineffizient.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird eine vorrangig in MATLAB programmierte Schnittstelle entwickelt, welche die Kommunikation mit Konstruktionstools in beide Richtungen zulässt. Bisher wurde der Datenaustausch mit der Konstruktionssoftware CATIA V5 realisiert. Die Softwarearchitektur ist modular aufgebaut und in der Art ausgelegt, so dass weitere CAD- Systeme ohne größeren Aufwand integriert werden können.

Die Bidirektionalität der Schnittstelle erlaubt dabei den Schluss einer Schleife über den Tools, so dass nicht nur CAD- Modelle in SimMechanics- Modelle portiert, sondern im Anschluss sogar numerische Optimierungen durchgeführt werden können. Dabei werden ausgewählte benutzerdefinierte Konstruktionsparameter im CAD- System durch den Optimierungsalgorithmus aus MATLAB heraus verändert. Die daraus resultierenden Änderungen der Bauteilparameter (z.B. Massen, Schwerpunktslagen, etc.) werden zurück an das SimMechanics- Modell geschickt. Die anschließende Mehrkörpersimulation wird von dem Optimierungsalgorithmus bewertet, der daraufhin die neuen Parameteränderungen für die nächste Iteration vornimmt.

Die Schnittstelle ermöglicht dadurch einen interdisziplinären Entwicklungsprozess und damit grenzwertige, optimale Auslegungen von mechatronischen Systemen.