ROBOCUT Scheduling and Configurator
Authors
Gadensgaard, Dan ; Andersen, Jonathan Skovhus
Term
4. term
Education
Publication year
2011
Submitted on
2011-06-07
Pages
120
Abstract
Dette speciale er en del af ROBOCUT-projektet, som vil udvikle en ny laser-skæringsteknologi baseret på et multistråle-princip: I stedet for én rund laserstråle bruges et komplekst mønster af flere stråler. Specialet har to dele. Del I handler om at planlægge (schedule) selve skæreprocessen, og Del II udvikler en metode til at gøre produktionsenheden modulær og klar til konfigurering samt en online konfigurator. Del I: Planlægning af laser-skæring. RLC-problemet (remote laser cutting) undersøges med udgangspunkt i et rulleformet emne fra Ib Andresen. Først afprøves simple dispatching-regler (enkle prioriteringsregler med ét mål), men de kan ikke altid finde en gennemførlig eller god skærevej. For at forbedre resultaterne kombineres reglerne til sammensatte dispatching-regler, der håndterer flere mål. Det øger kvaliteten, men giver ikke konsistente resultater på tværs af forskellige problemtyper og garanterer ikke den bedste løsning. Derfor implementeres en kombinatorisk optimerings-planlægger med branch-and-bound (en systematisk søgemetode, der afskærer dårlige muligheder) for at finde optimale løsninger. Den kan løse problemer med op til 25 punkter på omkring 6 minutters beregningstid. Analysen af on-the-fly-skæring (løbende skæring mens emnet bevæger sig) viser, at det konkrete emne kan fjernlaserskæres med cirka 200 mm/s. For at gøre planlæggeren let at bruge laves en grænseflade til CAD-programmet Autodesk Inventor 2011, så brugere kan definere skæreopgaver, køre planlægningen og visuelt se resultaterne. Det viser en mulig vej til at integrere planlægning og skemalægning i kendte værktøjer. Del II: Udvikling af en ROBOCUT-konfigurator. For at udvikle en konfigurator til fjern laser-skæring og svejsning identificeres en modulær arkitektur ved at tilpasse en metode fra modulær produktudvikling til en produktionsenhed. Arkitekturen bygger på fem mulige anvendelsesscenarier for teknologien, men den begrænser endnu ikke fuldt ud antallet af gyldige kombinationer af moduler. På baggrund af arkitekturen udvikles en online konfigurator, hvor kunder kan angive proceskrav og få forslag til egnede løsninger. Konfiguratoren fungerer efter specifikationerne, men kræver fortsat videreudvikling.
This master’s thesis is part of the ROBOCUT research project, which aims to develop a new laser cutting technology based on a multi-beam principle: instead of a single round laser beam, a complex pattern of multiple beams is used. The thesis has two parts. Part I focuses on scheduling the cutting process, and Part II defines a method to make the production unit modular and ready for configuration, followed by an online configurator. Part I: Scheduling of laser cutting. The RLC (remote laser cutting) problem is studied using a roll-formed part from Ib Andresen. We first test simple dispatching rules (basic prioritization rules with a single objective), but they do not always find a feasible or good cutting path. To improve results, we combine rules into composite dispatching rules that consider multiple objectives. This improves performance, but results are inconsistent across different problem instances and still not guaranteed to be optimal. Therefore, we implement a combinatorial optimization scheduler using branch-and-bound (a systematic search that prunes inferior options) to find optimal solutions. It solves problems with up to 25 points in about six minutes of computation. An analysis of on-the-fly cutting (cutting while the part moves) shows that the example part can be cut using remote laser cutting at around 200 mm/s. To make the scheduler easier to use, we build an interface to the CAD program Autodesk Inventor 2011 so users can define cutting tasks, run the scheduler, and visualize the results. This demonstrates a possible path to integrating planning and scheduling into tools users already know. Part II: Development of a ROBOCUT configurator. To create a configurator for the remote laser cutting and welding production unit, we identify a modular architecture by adapting a method used for modular product design to the context of a production unit. The architecture is based on five possible application scenarios for the technology, but it does not yet fully define or limit all valid module combinations. Using this architecture, we develop an online configurator that lets customers specify process requirements and then suggests suitable solutions. The configurator works as specified, but it still needs further development.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents