Simulering og optimering af sliskedesign
Forfattere
Stougaard, Torben ; Søe-Knudsen, Alf ; Sørensen, Søren Emil
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2007
Antal sider
263
Resumé
I moderne sorteringsanlæg spiller sliskens udformning en central rolle for pakkers afkastforløb. Dette projekt har til formål at udvikle, verificere og anvende et simulerings- og optimeringsværktøj, der kan forudsige og forbedre afkast gennem et sliskedesign. Simuleringen bygger på stivlegemedynamik formuleret ved Newtons love, hvor bevægelsesligningerne løses numerisk med 4.-ordens Runge–Kutta. Friktion behandles eksplicit via tre modeller (Coulomb, Dahl og LuGre), mens kontaktkræfter modelleres med en relaksationstilgang baseret på et fjeder-dæmpersystem. En særlig kontaktalgoritme kombinerer grov kontaktbestemmelse via et grænsevolumenhierarki med fin bestemmelse baseret på diskretisering af legemer. Programmet er verificeret mod forsøg på et testsorteringsanlæg, hvor pakkers positioner gennem en sliske er målt med infrarød stereobilledgenkendelse, og materiale- og friktionsparametre er tilpasset. Oven på simuleringen er der konstrueret et designværktøj, der optimerer sliskens parametre med en kostfunktion ved hjælp af complex-metoden, som via evolutionær afprøvning søger et optimum. Rapporten demonstrerer metodens anvendelighed, vurderer simuleringens præcision i forhold til virkelige afkastforløb og viser, hvordan værktøjet kan understøtte systematisk udformning af slisker, herunder analyser af jam og selvstart.
In modern sorting systems, the geometry of the chute strongly influences parcel discharge trajectories. This project develops, verifies, and applies a simulation and optimization tool to predict and improve discharge through chute designs. The simulation is based on rigid-body dynamics formulated with Newton’s laws, with equations of motion solved numerically using fourth-order Runge–Kutta. Friction is modeled explicitly with three alternatives (Coulomb, Dahl, and LuGre), and contact forces are represented via a relaxation approach using a spring–damper system. A dedicated contact algorithm combines coarse detection through a bounding volume hierarchy with fine detection based on body discretization. The program is verified against experiments on a test sorting rig, where parcel positions through a chute are measured using infrared stereo image recognition, and material and friction parameters are tuned. Building on the simulation, a design tool optimizes chute parameters using a cost function and the Complex method, which searches for an optimum through evolutionary-style design updates. The report demonstrates the feasibility of the approach, assesses simulation accuracy relative to real discharge trajectories, and shows how the tool can support systematic chute design, including analyses of jamming and self-start behavior.
[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet fuldtekst]