Design of a KBE system for automatic weld path definition in CAD

Abstract

Knowledge-based engineering (KBE) er ofte beskrevet som lagring og gjenbruk av ingeniørfaglig kunnskap. En instrumentalisering av begrepet innnebærer digital lagring og anvendelse av ingeniørkunnskap i form av kode. Kodeferdigheter er ikke nødvendig for bruk av computer-aided design (CAD), noe som kan sees på som en fordel. Det kan virke kontraintuitivt å bruke det visuelle verktøyet via koding heller enn interaktivt. Men bruk av CAD i kombinasjon med kode byr på fordeler i implementering av KBE. Programmering tillater dynamiske definisjoner av løsninger; spesifikasjoner kan defineres som betingelses-baserte linjer med kode. På tross av potensielle fordeler med KBE og suksess i bil- og romferdsindustri, er bruken ikke standard i produktutvikling i industrien per i dag. Mange mener dette er fordi det er uforholdsmessig tidkrevende å innføre KBE. KBE har vært under utvikling siden 1980-tallet. Flere eksempler har blitt presentert i litteraturen. Ofte blir det skrytt av potensialet til KBE, men uten forklaring på hvorfor det er lite brukt. Dette arbeidet bruker CAD i kombinasjon med kode for å tillate automatisering og KBE anvendt på robotsveising av store aluminium strukturer. Design av et program er presentert: et script i Python, som kan kjøres på STEP-filer i NX Siemens for automatisk identifisering av potensielle sveiselinjer og som kan eksportere disse linjene for senere bruk til automatisk generering av robotkode.

Knowledge based engineering (KBE) is often described as the capture and re-use of engineering knowledge. One instrumentalisation of the concept is digital storage and application of engineering knowledge in code form. Coding skills are not required for use of computer-aided design (CAD), which may be perceived as an advantage. It may seem counterintuitive to work with CAD programmatically rather than interactively. However, programmatic use of CAD offers major benefits related to KBE. Programming allows for dynamic definitions of solutions; restrictions can be defined as conditional statements. Despite KBE’s potential benefits and success in the automotive and aerospace industries, its use is not an industry norm. Many attribute this to the cost in time of applying KBE practices. KBE has been under development since the 1980s. Several cases of KBE have been presented in literature. These often endorse KBE boasting of its potential, but neglecting to address the specific challenges associated with its implementation. This work uses CAD programmatically to enable automation and KBE for the case of large welded aluminium structures. The design of a program is presented: a Python script that can be run on a CAD assembly in NX Siemens to identify potential weld lines and export a weld path based on these for automatic generation of robot code for a welding robot.