Abschlussbericht - F1 Simulator Vermietung
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1. 4 Wissenschaftlicher und technischer Stand an den angekn pft wurde In dem Projekt wurde zun chst an den Stand der Technik angekn pft der im Antrag beschrieben wurde Weitere Ankn pfungspunkte waren die im Vorfeld durchgef hrten Informationsgespr che und die enge Zusammenarbeit mit den Herstellern STILL GmbH Jungheinrich AG Die Entwicklung der Soft ware erfolgte wie oben beschrieben mit Unterst tzung des Fraunhofer Instituts IGD in Rostock Inhaltlich wurden die Mitarbeiter der Lernwerkstatt Logistik bei Volkswagen in Wolfsburg zu Rate gezogen Die im Vorfeld durchgef hrte umfangreiche Recherche umfasste Themengebiete wie Motionsyste me interaktives Lernen 3D Modelling Tracking Technologien VR Environment Technologien CAVE Technologien Computer Automatic Virtual Environment und wurde durch Studien und Workshops aufbereitet Die langj hrige Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von Simulatoren die die Bestsim GmbH und ihre Mitarbeiter gesammelt haben und durch ihre Ausbildungen erwarben bildeten einen Grundstein f r die Entwicklung Die Erkenntnisse die sich w hrend der Entwicklung des Simulators ergaben werden in zuk nftige Projekte einflie en 5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen Die Herausforderung eine realit tsnahe Fahrzeug und Ladungsphysik softwareseitig darzustellen konnte mit Unterst tzung des Fraunhofer Instituts IGD in Rostock unte2. Pr fen von Alternativen Zur Analyse der Steuerungen von Flurf rderzeugen wurden der Bestsim GmbH verschiedene Fahr zeuge zu Testzwecken zur Verf gung gestellt Dazu z hlen e Stapler und Schlepper der Firma Jungheinrich Modellserien EZS amp EFG sowie e Stapler der Firma Still Modellserie RX 60 Verschiedenste Testreihen wurden mit oben genannten Fahrzeugen durchgef hrt Moderne Flurf r derzeuge verf gen ber starke Elektro Servomotoren welche direkt mit dem Lenkgetriebe verbun den sind Die Krafteinwirkung die auf den Fahrer bertragen wird ist gering Dadurch werden Bela de und Entladevorg nge erleichtert und eine hohe Wendigkeit bei minimalem Kraftaufwand f r den Fahrer ist gew hrleistet Unebenheiten der Fahrbahn und andere Kr fte die sich auf den Fahrer ber S 9 von 31 Abschlussbericht 80148996 tragen werden nun direkt vom Bewegungssystem auf das Chassis und somit indirekt auf die Lenkung bertragen Dieses Prinzip erm glicht ein realistischeres Gef hl beim F hren der Fahrzeuge Aufnahme der technischen Anforderungen Spezifikationen Im Zuge der Entwicklung wurden Konzepte erstellt und technische Anforderungen und Spezifikatio nen festgelegt Ein grobes Schema der Simulationstechnik sowie erste Planungen wurden erstellt Aufnahme amp Bewertung der relevanten Kenngr en wie Beschleunigungsverhalten Nutzungsbe dingungen der Anlagentechnik etc Technische Informationen z
3. bertr gt Unterst tzt wird die Kr ftesimulation durch eine sechsachsige elektrische Bewegungsplatt form auf die das Cockpit aufgebaut ist Damit soll der st ndig wachsende Kundenwunsch nach m glichst realistischen Simulationen erf llt werden Herr Seefried als Gesch ftsf hrer wie auch die am Projekt beteiligten Mitarbeiter verf gen ber eine fachliche Ausbildung bzw Studium sowie mehrj hrige Erfahrungen in der Entwicklung und Konstruktion von Fahrsimulatoren Externe Partner wie die Jungheinrich AG und die STILL GmbH unterst tzen Bestsim bei der Entwicklung der Fahrsimulation f r Flurf rderzeuge Die Trainingsmodule zu innerbetrieblichen Abl ufen k nnen in Zusammenarbeit mit der Werkslogistik von Volkswagen in Wolfsburg erarbeitet werden Kurzvorstellung Jungheinrich AG Jungheinrich AG Am Stadtrand 35 22047 Hamburg Vertreten durch den Vorstand Hans Georg Frey Vorsitzender des Vorstandes Dr Lars Brzoska Dr Volker Hues Dr Klaus Dieter Rosenbach Den Grundstein f r das Unternehmen legte Dr Friedrich Jungheinrich am 7 August 1953 mit der Gr ndung der H Jungheinrich amp Co Maschinenfabrik in Hamburg Was damals in einer kleinen Werkstatt im Stadtteil Barmbek mit drei ig Mitarbeitern begann entwickelte sich im Laufe der ver gangenen Jahrzehnte zu einem global operierenden Konzern mit 11 000 Mitarbeiterinnen und Mitar beitern sowie einem Jahresumsatz von ber zwei Milliarden Euro 2012 Jungheinrich
4. 220V 16A 3 31 Die Bestsim GmbH will mit der Aufnahme der Entwicklungsarbeiten auf den Marktbedarf reagieren und eine bestehende Marktl cke schlie en Mithilfe der Neuentwicklung will das Unternehmen seine Produktpalette um ein wettbewerbsf higes Produkt erweitern und langfristig neue Absatzm rkte erschlie en 2 Voraussetzungen unter denen das Vorhaben durchgef hrt wurde Ausgehend von unserer aktuellen Marktposition und best rkt durch aktive Nachfragen unserer Kun den sehen wir eine Vielzahl neuer Anwendungsbereiche des neuen Simulators sowie des Projektions systems sowohl in Ausbildungseinrichtungen als auch in Unternehmen die stark mit logistischen Prozessen verbunden sind Da aktuell kein Wettbewerber eine vergleichbare innovative L sung zur praktischen Schulung und Ausbildung der Mitarbeiter ohne gleichzeitige Beeintr chtigung der innerbetrieblichen Abl ufe bzw Fahrzeugkapazit ten bietet erwartet Bestsim eine anziehende Nachfrage sowohl national als auch international Die Bestsim GmbH entwickelt und produziert seit einigen Jahren zum Verkauf oder zur Vermietung be stimmte Fahrsimulatoren Als professioneller Partner ber t und unterst tzt das Unternehmen Bestsim seine Kunden von der Idee bis zur Umsetzung Im Rahmen eines ZIM SOLO Projekts entwickelte die Bestsim GmbH bereits einen Fahrsimulator mit in novativer realer Kr ftesimulation Er verf gt ber ein voll haptisches Cockpit das die Kr fte hautnah
5. Entwicklung der CAVE gt Fl che Platzbedarf einzelner Komponenten Gewicht Abmessungen unter Ber cksichtigung der statischen dynamischen Berech nungen Ein vorl ufiges Sicherheitskonzept wurde entwickelt und die entsprechende Sensorik geplant und umgesetzt Not Aus Kreis T rkontaktschalter berwachungskamera Zentraler Punkt der Entwicklung der Basisversion war die Konzeption des Bewegungssystems im Hin blick auf die modulare Erweiterbarkeit Die Herausforderung bestand zu gro en Teilen darin ein Bewegungssystem zu entwickeln dass die Spezifikationen der einzelnen Fahrzeuge abbilden kann und wobei die verschiedenen Module mit geringem Aufwand getauscht werden k nnen Drehpunkt Rotation Drehpunkt vertikal Bewegungsrichtung Abb 9 Bewegungsschema Schlepper Routenzug S 17 von 31 Abschlussbericht 80148996 Die in der Abbildung 9 dargestellten Bewegungen eines Schleppers ergeben sich aus der Konstrukti on eines solchen Fahrzeuges Anders als beim Gabelstapler hat der Schlepper die Lenkachse im Be reich der Vorderr der der Gabelstapler lenkt generell ber die Hinterr der Durch den Einsatz der CAVE Projektion die eine individuelle Verteilung der einzelnen Ansichten erlaubt entf llt die anfangs geplante Rotation der Bewegungsplattform um 180 ist n tig um die Drehpunkte PIVOT der un terschiedlichen Fahrzeuge abzubilden Beispiel Ein Gabelstapler wird nun um 180 gedreht auf die Plattform
6. Projektverl ngerung aufgrund von wesentlich umfangreicher Arbeit an der Software wurde am 30 10 2013 beantragt Diesem Antrag folgte ein positiver Bescheid der ILB vom 28 1 2014 Die Projektlaufzeit verl ngerte sich somit bis zum 31 8 2014 Am 13 3 2014 wurde von Bestsim eine kostenneutrale Umwidmung in H he von 100 000 00 aus der Position Materialausgaben in die Position sonstige direkte Ausgaben beantragt Die Umwid mung begr ndete sich aus zeitlichen sowie personellen Engp ssen innerhalb des Projektes Der posi tive nderungsbescheid ist datiert vom 29 4 2014 W hrend des Projektes stellte sich heraus dass der Umfang einiger softwareseitiger Arbeitspakete wesentlich umfassender ist als anfangs gedacht Hier war ein verst rkter Personaleinsatz erforder lich Mit Herrn Zart verlie au erdem der Hauptprogrammierer zum 31 10 13 unser Unternehmen Als Ersatz f r Herrn Zart wurde Herr Floum in das Projekt involviert Herr Zart blieb Bestsim jedoch bis zum Projektende auf Teilzeitbasis erhalten Aus den genannten Gr nden konnte das FuE Projekt nicht bis zum 28 02 2014 in dem von uns geplanten Umfang erfolgreich abgeschlossen werden wes halb eine kostenneutrale Projektverl ngerung um 6 Monate beantragt wurde Mit dem nderungs bescheid vom 28 01 2014 wurde unserem Anliegen entsprochen Der Projektzeitraum endete somit zum 31 08 2014 Die einzelnen Arbeitsschritte wurden wie folgt durchgef hrt Recherche und Planung
7. Umgebungen und Fahrzeuge Erarbeitung technischer Vorgaben Folgende Richtlinien und Vorgehensweisen f r die zu entwickelnde Maschine wurden ermittelt e Entwicklung und Produktion gem EG Maschinen Richtlinie 2006 42 EG vom 17 Mai 2006 e Risikobewertung nach ISO 14121 e Performance Level Analyse und Festlegung der Kategorie PLr e DIN EN 12100 Sicherheit von Maschinen Grundbegriffe allgemeine Gestaltungsleits tze Grunds tzliche Terminologie Methodik Risikobeurteilung DIN EN 60204 1 2006 Sicherheit von Maschinen Elektrische Ausr stungen von Maschinen Teil 1 Allgemeine Anforderungen e DIN EN ISO 13849 1 Sicherheit von Maschinen Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen e Niederspannung EG Richtlinie 2006 95 EG vom 12 Dezember 2006 Eine umfangreiche Risikoanalyse und Bewertung nach ISO 14121 wurde durchgef hrt Nach Ermitt lung des PLr wurde eine Sicherheitsschaltung zur Risikominimierung entwickelt Das Schaltungskon zept umfasst neben einem zertifizierten Not Aus Kreis eine Vielzahl an Sicherheitseinrichtungen T rkontaktschalter berwachungskamera Bremsen im Bewegungssystem sowie Schutzma nah men zu ungewolltem Anlaufen der Simulation Eine umfangreiche Dokumentation sowie ein Handbuch mit allen Sicherheitsvorschriften wurden erstellt Projektkonzeption und Untersuchung Programmieraufwand Analyse der Steuerung bei Fahrzeugsimulatoren Beachtung der Umsetzung der Force Feedback FFB Technologie
8. die t glich mit Flurf rderzeugen umgehen sich in Haptik und Bedienbarkeit des Simulators zurechtfin den Das war anf nglich nicht der Fall konnte aber in einer Reihe von Testfahrten von Staplerfahrern und Anpassungen unsererseits behoben und zufriedenstellend gel st werden Feintuning Steuerung Software Die Phase des sogenannten Feintunings dauerte ebenfalls l nger als urspr nglich geplant Auf Grund der Komplexit t der Anlage gab es immer wieder Probleme vor allem im Zusammenspiel der Kame ramatrix und des Trackingsystems Die Aufgabenstellung ein verzerrungsfreies Bild mit perspektivisch richtiger Fluchtlinienf hrung in der Cave darzustellen war eine gro e Herausforderung da jeder Fah rer eine unterschiedliche Gr e hat und somit eine andere Augenposition Wir konnten das Tracking system schlussendlich so programmieren das der Tr ger der Sensoren von jedem Punkt der Cave eine einwandfreie Perspektive hat Weiterhin f hrten wir Belastungs und Grenzwerttests durch um eventuelle Schwachstellen zu fin den und passten das Sicherheitssystem den Anforderungen der Risikobewertung nach ISO 14121 an So wurden zum Beispiel Not Aus Taster f r Operator und Fahrer vorgesehen Ebenso wurden die Gurtschl sser der Module mit Sensoren versehen die den Betrieb der Bewegungsplattform nur er lauben wenn der Fahrer ordnungsgem angeschnallt ist Abschlie end wurde ein Benutzerhandbuch erstellt S 30 von 31 Abschlussbericht 80148996
9. geh rt damit weltweit zu den Top 3 in den Bereichen Flurf rderzeug Lager und Materialflusstechnik 4 31 Kurzvorstellung STILL GmbH STILL GmbH Berzeliusstra e 10 D 22113 Hamburg Gesch ftsf hrer Bert Jan Knoef Vorsitzender Thomas A Fischer Goran Mihajlovic Olaf Schulz Was Firmengr nder Hans Still 1920 mit viel Kreativit t Unternehmergeist und Qualit t auf den Weg brachte entwickelte sich zum f hrenden Anbieter f r die intelligente Steuerung von Intralogistik Heute sind allein in Europa mehr als 6 000 qualifizierte Mitarbeiter aus Forschung und Entwicklung Produktion Vertrieb und Service daran beteiligt die Anforderungen der Kunden berall auf der Welt zu erf llen Der Schl ssel f r den Unternehmenserfolg sind hocheffiziente Produkte die von branchenspezifi schen Komplettangeboten f r gro e und kleine Betriebe bis zu computergest tzten Logistik Programmen f r effektives Lager und Materialflussmanagement reichen Kurzvorstellung Volkswagen AG Vorsitzender des Aufsichtsrates Ferdinand K Pi ch Vorsitzender des Vorstands Martin Winterkorn Postanschrift Berliner Ring 2 38440 Wolfsburg Der Volkswagen Konzern mit Sitz in Wolfsburg ist einer der f hrenden Automobilhersteller weltweit und der gr te Automobilproduzent Europas Im Jahr 2013 steigerte der Konzern die Auslieferungen von Fahrzeugen an Kunden auf 9 731 Millionen 2012 9 276 Millionen das entspricht einem Pkw Weltmarktanteil
10. montiert und die Ansichten Front Back Left Right werden softwareseitig auf das Fahr zeug angepasst Das Motion Queing Modell Bewegungs und Kr fteschema variiert nat rlich von Fahrzeug zu Fahrzeug und kann mit dem System einzeln angepasst und nat rlich separat gespeichert werden so dass die Schemen den einzelnen Fahrzeugen zugeordnet werden k nnen Entwicklung des Bewegungssystems Wie schon im Vorfeld des Projektes recherchiert gibt es besondere Anforderungen an das optimale Bewegungssystem zur Simulation des Fahrverhaltens von Flurf rderzeugen Flurf rderzeuge haben unterschiedliche Drehpunkte und auch Sitzpositionen Durch eine CAVE Projektion kann die Sicht softwareseitig angepasst werden so dass die Drehpunkte durch die unterschiedliche Montage der Fahrzeuge auf der Plattform angepasst werden k nnen Im Vorfeld der Konstruktion war es eine gro e Herausforderung eine geeignete Rahmenkonstruktion zu entwickeln welche die Drehpunkte optimal auf das Modul bertr gt Gerade der Rotationsaktua tor stellte sich als problematisch dar da er sich unabh ngig von den Aktuatoren bewegen sollte die f r die Hub Heave und Neigebewegung Roll Pitch verantwortlich sind Eine Konstruktion mit vorderem Kugelgelenk sowie einem Schlitten im hinteren Bereich auf dem unabh ngig die Aktuatoren f r die Neigebewegung montiert sind schien die optimale L sung Nach einigen Tests und nderungen der Konstruktion konnte schlie lich dieses Be
11. r Drehpunkt Rahmen A Detailblatt Nr 1a Abb 12 Rahmenkonstruktion Bewegungsplattform Perspektive S 20 von 31 Abschlussbericht 80148996 Entwicklung Staplermodul STILL RX 60 25 Nach umfangreicher Pr fung aller Daten und Ma e auch in Hinblick auf unterschiedliche Transport m glichkeiten und den Betrieb auf einem Bewegungssystem kam nur ein Nachbau der Fahrzeuge in Leichtbauweise in Frage so dass bis auf die reinen Cockpitelemente keine weiteren Originalteile verwendet werden konnten da Flurf rderzeuge insbesondere Gabelstapler von ihrer Art her sehr schwer sind Gegengewichtsstapler Die Herausforderung ein Testmuster zu produzieren dass sehr leicht ist und trotzdem dem Original hnelt ist nur mit Glasfaserkunststoffen realisierbar Eine entsprechende Negativform wurde produ ziert F r die Form Negativ wurden die Originalfahrzeuge vermessen und jedes Detail wurde abge formt Das Testmuster Positiv wurde produziert lackiert und die Eingabeger te sowie die Elektronik wurden eingebaut Um das Wechseln der unterschiedlichen Module gew hrleisten zu k nnen wurde ein spezieller Grundrahmen entwickelt um die modularen Erweiterungsm glichkeiten des Systems nicht zu be schr nken Auch mit Blick auf Arbeitsschutz und Sicherheitsbestimmungen kam nur ein sehr leichtes Modul in Frage um nicht beim Modulwechsel Hebezeuge oder hnliche Hilfsmittel einsetzen zu m s sen Das Gewicht konnte durch die Glasfa
12. von 12 8 Prozent Zw lf Marken aus sieben europ ischen L ndern geh ren zum Konzern Volkswagen Pkw Audi SEAT SKODA Bentley Bugatti Lamborghini Porsche Ducati Volkswagen Nutzfahrzeuge Scania und MAN In weiteren Gesch ftsfeldern werden im Volkswagen Konzern Gro dieselmotoren f r maritime und station re Anwendungen schl sselfertige Kraftwerke Turbolader Turbomaschinen Dampf und Gasturbinen Kompressoren und chemische Reaktoren hergestellt Des Weiteren werden Spezialge triebe f r Fahrzeuge und Windr der Gleitlager und Kupplungen sowie Pr fzentren f r den Mobili t tssektor produziert Der Konzern betreibt in 19 L ndern Europas und in acht L ndern Amerikas Asiens und Afrikas 106 Fertigungsst tten 572 800 Besch ftigte produzieren an jedem Arbeitstag rund um den Globus circa 39 350 Fahrzeuge sind mit fahrzeugbezogenen Dienstleistungen befasst oder arbeiten in weiteren Gesch ftsfeldern Seine Fahrzeuge bietet der Volkswagen Konzern in 153 L ndern an 5 31 Abschlussbericht 80148996 3 Planung und Ablauf des Vorhabens Projektlaufzeit laut Zuwendungsbescheid vom 4 4 2012 1 9 2011 28 2 2014 Aufgrund von Verz gerungen innerhalb der Projektbearbeitung konnte Bestsim die geplanten Mittel f r das Haushaltsjahr 2013 nicht komplett abrufen und beantragte am 17 5 2013 eine Verschiebung von 72 000 00 in das Jahr 2014 Dem Antrag wurde mit nderungsbescheid vom 18 6 2013 zuge stimmt Eine kostenneutrale
13. 48996 Graphit Modelberungsh fsmittel Posygon Modelierung ba E 7 EE Ya Abb 16 STILL RX 60 20 als 3D Modell A a ege C PT EE f o3 Graphit Modellierungshilfsmittel Freiform Auswahl Objekt bertragung Polygon Modellierung RGBA Farbe 16 Bits Kanal 1 rein _ BE DOC E mem om Abb 17 Jungheinrich EZS 570 als 3D Modell S 25 von 31 Abschlussbericht 80148996 Abb 19 Simulationsumgebung Be und Entladen von LKW S 26 von 31 Abschlussbericht 80148996 Programmierung der grundlegenden Steuerung Basierend auf der Physik Engine wurde eine grundlegende Fahrphysik f r alle Fahrzeuge Module entwickelt die im sp teren Verlauf flexibel angepasst werden kann Alle Arbeiten wurden bewusst so gestaltet dass s mtliche relevante Parameter per Konfigurationsdatei festgelegt und gespeichert werden k nnen Beispielparameter Fahrphysik Motorkraft Drehmoment Abmessungen Gewicht Reifengr e Reifenart Reifenhaftung Haftung Untergrund Anzahl R der Anzahl Achsen Fahrzeugschwerpunkt Lastenschwerpunkt uva Aus diesen Parametern die bei Modulentwicklung festgelegt werden bzw den realen Fahrzeugdaten entsprechen berechnet die Software Fahreigenschaften und Fahrverhalten als Ergebnis der Para metrisierung z B Bremsweg Kippverhalten Beschleunigung H chstgeschwindigkeit Die grundlegende Steuerung erfolgt ebenfalls physikalisch ber eine Parame
14. Abschlussbericht Forschungs und Entwicklungsf rderung KMU Entwicklung eines Trainingssimulators f r Gabelstapler und Flurf rderzeuge mit professionellem Logistikmanagement Das diesem Bericht zu Grunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Ministe riums f r Wirtschaft und Europaangelegenheiten des Landes Brandenburg und der EU gef rdert Die Verantwortung f r den Inhalt liegt der Ver ffentlichung liegt beim Autor Antragsnummer 80148996 Antrag vom 27 06 2011 Zuwendungsbescheid vom 4 April 2012 Durchf hrungszeitraum 01 09 2011 bis 31 08 2014 Antragsteller bestsim GmbH Karlstra e 9 19348 Perleberg Investition in Ihre Zukunft oo bestsim SIMULATOREN amp EVENTS Europ ischer Fonds f r Regionale Entwicklung www efre brandenburg de Inhaltsregister Aufdgabenstellung uu u500000uu002 000000000 nennen 3 Voraussetzungen unter denen das Vorhaben durchgef hrt wurde 4 Planung und Ablauf des Vorhabens uuussssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnen 6 Wissenschaftlicher und technischer Stand an den angekn pft wurde 31 Zusammenarbeit mit anderen Stellen uuusuuussannnnnunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 31 1 Aufgabenstellung In der neuen Projektidee geht es um die Entwicklung eines modularen Bewegungssimulators zu Trai ningszwecken in gro en Logistikunternehmen und Fahrschulen f r Gabelstapler und Flurf rderzeuge Der neue Trainingssimulator so
15. Jungheinrich in die Software einzubinden und Bedienelement und Cockpitanzeigen der Original fahrzeuge zu nutzen Dies hat neben der technischen Vereinfachung auch positive Auswirkungen auf die Trainingssituation da an originalen Systemen gearbeitet wird die sich in Haptik und Optik nicht unterscheiden S 22 von 31 Abschlussbericht 80148996 D D Zart Bestsim GmbH V19 July 2012 Abb 15 Leiterplattenlayout CanBus Ansteuerung Durch die Entwicklung der Canbus Ansteuerung konnten f r das Testcockpit nun ausnahmslos origi nal Bedienelemente des Herstellers verbaut werden Zahlreiche Adaptionen und Anpassungen muss ten vorgenommen werden um die Originalteile nahtlos in das produzierte Testcockpit einzubauen Die Bedienelemente wurden platziert und ein neuer Kabelbaum wurde entwickelt der die Daten bertragung aus dem Cockpit an den Server Trainingssoftware sendet und alle Anzeigen mit der ben tigten Betriebsspannung versorgt Ein 10 Touch Panel wurde integriert um die Auftragssteue rung mit dem Fahrer zu koordinieren Als besondere Herausforderung galt die Integration des Head Tracking System Dieses System sorgt f r eine perspektivisch korrekte Darstellung der Umgebung im Verh ltnis zur Position des Kopfes des Fahrers Gerade in einer CAVE Projektion kann es ohne genau justiertes Headtracking zu Verzerrun gen in der Projektion kommen z B an den Ecken an denen zwei Leinw nde im 90 Winkel aneinan dersto
16. are Softwareseitige Entwicklung in Form einer realit tsnahen Darstellung von verschiedenen realen Szenarien wie z B o Be und Entladung von LKW Containern Transportz gen F rderb ndern o Umgang mit modernen Lagersystemen wie z B Kippgestellen Hochregallager o Umgang mit Ablaufmanagementsystemen Verkehrsmanagement Beh ltermanage ment o Verhalten in Gefahrensituationen wichtig o Rampenfahrten Darstellung verschiedener Arten von Gabelstaplern und Flurf rderzeugen wie z B Gabelstapler Gassenfahrzeugen Schubmastfahrzeugen etc Umsetzung einer absolut realit tsnahen Physikdarstellung sowie der Leistungsmessung und Auswertung der absolvierten Trainingseinheiten inklusive Bewertungssystem Entwicklungsziele Hardware Adaption von realen Fahrzeugen die sich in Haptik und Optik nicht unterscheiden Austauschbarkeit der Bedienelemente je nach Fahrzeugtyp nderung der Sitzposition je nach Fahrzeug Entwicklung eines geeigneten Projektionssystems Kuppel Halbkuppelprojektion Umsetzung eines geeigneten Bewegungssystems mit haptischer R ckmeldung bei Gabelkontak ten Konstruktion und Fertigung einer geeigneten rotierenden Plattform f r die Gesamtkonstruktion mit besonderem Fokus auf Zerlegbarkeit und Leichtbau Eignung zum Einbau in B ro Schulungsr ume Integration eines geeigneten Audiosystems Umsetzung eines hohen Sicherheitsstandards Herstellerzertifizierung Performance Level Analyse Betrieb mit
17. der hnliche Fahrzeuge beschr nkt ist Als weitere Partner und Informationslieferanten stellten sich die Lernwerkstatt Logistik sowie die Flurf rderzeug Fahrschule im Volkswagen Werk Wolfsburg zur Verf gung Gemeinsam wurde auf Basis s mtlicher Informationen und Recherchen ein erstes Konzept f r das virtuelle Training am Si mulator erstellt e Analyse von Modelllinien und entsprechenden potentiellen Trainingsabl ufen e Sammlung von Material f r Entw rfe erster Szenario Zusammenstellungen e Sichtung der Anforderungen bei Logistikunternehmen Firmen mit hohem internen logisti schen Aufwand und Lagert tigkeiten unter Einsatz von Flurf rderzeugen e Kernanforderung Modularit t zur Schulung auf Vielzahl verschiedener Ger te Modelle ohne St rung laufender Betriebsprozesse bzw Herausl sung aus praktischen Betriebsab l ufen Als Fazit der Recherchen haben wir festgestellt dass potentielle Kunden besonderen Wert auf fol gende Merkmale legen Kostenreduktion Nachhaltigkeit Abbildung authentischer Arbeitsumgebungen Realit tsn he Erweiterbarkeit Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz Reduzierung der Unfallzahlen und Schadensminimierung Wiederholbarkeit Transparenz Recherche zu Aktuatoren in der Industrie Analyse der technischen Parameter z B Genau igkeit Geschwindigkeit Energiebedarf etc In der Steuer und Regelungstechnik bezeichnen Aktuatoren das signalwandlerbezogene Gegenst ck zu Sensoren und bilden die Ste
18. e Auswertungssoftware k nnen Trainingsinhalte berwacht und gezielt trainiert werden Ebenso k nnen einzelne problema tische bungen extrahiert und gesondert trainiert werden S 28 von 31 Abschlussbericht 80148996 Entwicklung Routenzugmodul Jungheinrich EZS 570 Wie im Vorfeld erw hnt entschieden wir uns auf Basis der Ergebnisse die wir aus den Recherchen und Gespr chen mit Industrieunternehmen gef hrt hatten gegen die Entwicklung eines Schubmast fahrzeugs Als zweites Modul entschieden wir uns f r einen Schlepper Routenzug der Firma Jung heinrich Nach umfangreicher Pr fung aller Daten und Ma e auch in Hinblick auf unterschiedliche Transport m glichkeiten und den Betrieb auf einem Bewegungssystem kam ein teilweiser Nachbau in Frage Schlepper sind von ihrer Art her nicht so schwer wie Stapler aber auch hier wurden gro e Teile in Leichtbauweise gefertigt und angepasst Dies war wiederum nur mit Glasfaserkunststoffen realisierbar Eine entsprechende Negativform wur de produziert F r die Form Negativ wurden die Originalfahrzeuge vermessen und jedes Detail wur de abgeformt Das Testmuster Positiv wurde produziert lackiert und die Eingabeger te sowie die Elektronik wurden eingebaut Um das Wechseln der unterschiedlichen Module gew hrleisten zu k nnen wurde ein spezieller Adaptionsrahmen entwickelt um die modularen Erweiterungsm glichkeiten des Systems nicht zu beschr nken Auch mit Blick auf Arbeitsschu
19. en m ssen die Fluchtlinien aus Betrachtersicht gerade weiterlaufen ein Abknicken w rde nicht nur st ren sondern den Gesamteindruck der Umgebung massiv verschlechtern Die Interaktion der Infrarotsensoren des Trackingsystem erfolge im Dachb gel des Testcockpits so dass der gesamte Bewegungsraum des Fahrers erfasst werden konnte S 23 von 31 Abschlussbericht 80148996 Software Entwicklung Basissoftware Programmierung der Basissoftware Engine mit allen grundlegenden Funktionen Vor Beginn der Programmierung fand eine umfassende Analyse und Evaluierung m glicher Optionen zur Realisierung mit vorhandenen Engines statt Folgende Produkte wurden auf Eignung gepr ft gt Unity Engine gt CryEngine 3 gt Quest 3D gt Unreal 3 0 4 0 Im Vergleich der verschiedenen Varianten in Bezug auf Kosten Nutzen Lizenzkosten und Integration vorhandener Modelle wurde die Quest 3D Engine als Basis f r die Gesamtsoftware gew hlt Vorteil dieser Engine neben einem guten Preis Leistungsverh ltnis ist die gut dokumentierte M glichkeit eigene C Komponenten als separate Channels in die Engine zu implementieren und diese damit anzupassen und zu erweitern Somit mussten Standardprozeduren nicht neu programmiert werden sondern es konnten die integrierten Routinen genutzt werden ohne auf diese beschr nkt zu sein Bei der Auswahl der Software f r die Physikberechnungen wurden folgende potentiell geeignete Produkte get
20. estet und auf Eignung gepr ft gt PhysiX gt Havok gt Karma gt True Exis gt Newton Keine der potentiellen am Markt erh ltlichen Produkte konnten die Anforderungen erf llen In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut IGD in Rostock wurde eine Physik Engine entwi ckelt die dynamisches Fahrverhalten sowie eine reale Beh lterphysik erm glicht Dabei lag der Fo kus neben der Simulation der Fahrzeuge auf der Interaktion mit deren Umgebung Das Verhalten von unterschiedlich beladenen Transportbeh ltern auf der Gabel einen Frontstaplers oder auf einem Trailer sollte so real wie m glich abgebildet werden Ein berladener Gabelstapler neigt dazu ber eine Kippkante zu Kippen siehe Standdreieck Gabelstapler Abb dieses sollte so nah wie m glich an der Realit t auch in der Simulation passieren Mit Hilfe der entwickelten Physik Engine konnte dieses Entwicklungsziel erreicht werden Das Fahrverhalten der einzelnen Fahrzeuge sowie das Verhalten der verschiedenen Beh lter kann mit der entwickelten Software so realit tsnah dargestellt werden dass ein Training von Fahrern mit Hilfe der entwickelten Software den Anspr chen voll entspricht Die eingesetzten Module wurden inklusive aller notwendigen Funktionen als detaillierte 3D Modelle nachgebaut Ebenso wurden mehrere Schaupl tze als 3D Trainingsumgebung nachgebaut die den realen Arbeitsumgebungen in der Lagerlogistik entsprechen S 24 von 31 Abschlussbericht 801
21. gine wurde auf Basis dieser Daten erstellt Jungheinrich EZS 570 ot v Geschwindigkeit km h m Steigung F Zugkraft N Abb 2 Jungheinrich EZS 570 Schlepper ost Ablesebeispiel Der EZS 570 f hrt mit 2t Last auf einer 10 Steigung Dazu ben tigt der EZS 3400 N Zug kraft und wird damit ca 6 km h erreichen Hinweis F r den EZS 570 ber 1400 N kein Dauer betrieb m glich Bei Steigungen Gef lle gr er als 4 wird der Einsatz von gebremsten Anh n gern empfohlen S 11 von 31 Abschlussbericht 80148996 Anforderungsanalyse zu Datenumfang Eine Anforderungsanalyse zum voraussichtlichen Datenumfang wurde durchgef hrt Als Ergebnis stellten sich gro e und vor allem unterschiedliche Datenmengen heraus die durch ein System kate gorisiert werden m ssen da auch hier die Herangehensweise die Modulbauweise ber cksichtigen muss Eine objektorientierte datenbankgest tzte Datenverwaltung wurde entwickelt Auswahl eines geeigneten Projektionssystems im Hinblick auf die Erf llung der Entwicklungsziele Die anf nglich geplante Halbkugelprojektion in der Front des Fahrers stellte sich im Zuge der Recher che als nicht optimal heraus Im Verlauf der Recherche war es n tig verschiedene Experten in diesem Gebiet zu Rate zu ziehen und verschiedene M glichkeiten in einer praxisnahen Umgebung zu testen Verschiedene Ver ffentlichungen zum Thema Projektion v
22. iterer Gesichtspunkt Elektrome chanische Systeme haben in diesem Bereich einen gro en Vorteil Abschlie end wurden elektromechanische Aktuatoren f r geeignet befunden Gr nde f r diese Wahl sind neben den guten Erfahrungen der Bestsim GmbH aus fr heren Projekten die geringen War tungskosten sowie die nahezu nicht vorhandene Geruchs und Ger uschbel stigung wobei Genauig keit Geschwindigkeit und Energiebedarf dem geplanten Einsatz entsprechen Detaillierung der geplanten Abgrenzung USP Auf Grund der im Vorfeld erfolgten Markt und Potentialanalyse galt es eine Weiterentwicklung von verf gbarer Simulationshard amp Software unter Einsatz amp Kombination modernster Technologien zu planen die ein optimales Simulations und Trainingsergebnis liefert Dazu geh ren im Besonderen S 8 von 31 Abschlussbericht 80148996 e mindestens 3 oder mehr seitige CAVE Projektion f r Rundumsicht e Verwendung moderner 3D Projektoren f r Darstellung in stereoskopischer 3D Grafik e Headtrackingsystem f r genaue perspektivische Darstellung e Einsatz von originalen Eingabeger ten f r realit tsnahe Haptik e Bewegungssystem zur bertragung der auftretenden Kr fte an den Fahrer e modularer Aufbau mit austauschbaren Cockpits f r Schulung an verschiedenen Modulen e komplette Neuentwicklung von Trainings und Schulungssoftware f r Flurf rderzeuge mit integrierter Auswertungs und Analysefunktion moderner 3D Grafik sowie authentische
23. kelten wir ein Konzept f r einer 5 seitige station re CAVE sowie ein Konzept f r eine 3 seiteige mobile CAVE als Funktionsmuster Verschiedene Projektionsm glichkeiten Projekto ren und Leinw nde wurden getestet und bewertet Verschiedene Varianten des Aufbaus wurden durchdacht Abb 3 Schema 3 seitige CAVE Projektion S 13 von 31 Abschlussbericht 80148996 LHOISNYNILI3S oogE LHIISINVAQ N3LHOISNY Abb 4 Konstruktionszeichnung S 14 von 31 Abschlussbericht 80148996 bestsim THE SIMULATION COMPANY bestsim THE SIMULATION COMPANY Abb 6 3 seitige CAVE Projektion Studie Draufsicht S 15 von 31 Abschlussbericht 80148996 Abb 7 Testaufbau Projektion und Leinw nde Abb 8 3 seitige CAVE Projektion Innenansicht Schleppermodul Nach verschiedenen getesteten Varianten entschieden wir uns f r eine klassische Auf Projektion mit einer Leinwandgr e von 300cm x 195cm je Leinwand Die Projektion wurde realisiert mit Ultra kurzdistanzprojektoren der Firma HITACHI welche f r diesen Einsatz im Bereich Aufl sung Flexibili t t und Lichtst rke am geeignetsten erschienen S 16 von 31 Abschlussbericht 80148996 Entwicklung der Basisversion Die Entwicklung der Basisversion mit Blick auf zuk nftige modulare Erweiterbarkeit begann mit der Berechnung Erhebung der Daten f r die
24. lante Trainingskonzept Standardsituationen stufenweise mit Ereignis sen Fehlern St rungen sog Events zu erweitern wurde f r zielf hrend befunden und auch so umgesetzt Beispiel Grundlagenszenario Simulationsziel Fahrer soll sich an Simulationsumgebung gew hnen und mit der Be dienung des zu simulierenden Flurf rderzeugs vertraut machen Simulationsumgebung einfache Lagerumgebung ohne spezielle Herausforderungen und ohne Bev lkerung durch Dritte Personen Fahrzeuge SZ 1 Startszenario Erste Schritte Stapler steht auf dem Parkplatz markierter Bereich Sicherheitspr fung Ausrichtung des Staplers pr fen Einsteigen und Sitz und Spiegel einstellen Hubger st unten Licht einschalten pr fen Feststellbremse pr fen Anschnallen Bremsen pr fen durch anfahren 1m und abbremsen Erster Fahrauftrag Fahre vom Parkplatz zur markierten Position an der F rdertechnik Fahrposition Gabelzinken ca 15 cm ber dem Boden Halte den Stapler in der markierten Position an Pr fe die Ausrichtung des Staplers Fahre zur ck zum Parkplatz Parke den Stapler r ckw rts ein Stelle den Stapler ab und steige aus bungseinheit beendet S mtliche bungen und Eingaben des Trainierenden werden registriert und k nnen im Nachgang eingesehen werden so dass der Trainer jede bung auswerten und berpr fen kann Die Auswer tungen k nnen gespeichert oder ausgedruckt werden Durch die entwickelt
25. ll durch seinen realit tsnahen Stapleraufbau inklusive Bedienelemen ten speziell auf die Bed rfnisse der praktischen Gabelstaplerausbildung zugeschnitten sein Insbe sondere der Betrieb von Flurf rderzeugen in gro en Unternehmen mit hohen Waren und Verkehrs aufkommen soll am Simulator trainiert werden Neben der Bedienung des Fahrzeugs soll das Training die situativen Besonderheiten in modernen Logistikzentren darstellen unter Einbeziehung von Wa ren und Beh ltermanagement Dargestellt werden neben klassischen Gabelstaplern auch Spezial stapler wie Gassenfahrzeuge und Schubmastfahrzeuge Die Ausbildung am Trainingssimulator wird im Gegensatz zum praktischen Fahren im betrieblichen Umfeld einen gr eren Bewegungsspielraum speziell im Hinblick auf Grenzwerte abdecken Gleich zeitig werden die Risiken zur Gef hrdung der Auszubildenden reduziert da am Simulator ein zu ver nachl ssigendes Gefahrenpotential besteht Hinzu kommt dass durch die Ausbildung am Simulator zuk nftig die betrieblichen Ressourcen in den betreffenden Unternehmen weniger belastet werden da die Bereitstellung von Staplern und R umlichkeiten zu bungszwecken entf llt Aus den genann ten Gr nden soll sich der neue Simulator f r die direkte Erg nzung zu der theoretischen Wissens vermittlung im Ausbildungsprozess eignen Im Vordergrund der Projektidee steht die Entwicklung einer geeigneten Modulbauweise f r die neue Soft und Hardware Entwicklungsziele Softw
26. llglieder in einem Regelkreis Sie setzen Signale einer Regelung in meist mechanische Arbeit um Ein Beispiel ist das ffnen und Schlie en eines Ventils In der Robotik wird oft auch der Begriff Effektor gleichbedeutend f r Aktor verwendet Effektoren dienen dem Roboter z B zum Ergreifen und Bearbeiten von Gegenst nden und erzeugen so einen Effekt In Teilgebieten der Mechatronik wie z B der Lineartechnik finden elektromechanische Antriebe wie z B Hub und Verstellsysteme ihren Einsatz die im Allgemeinen auch als Aktuatoren bezeichnet werden Auch der Schreib Lese Kopf Schrittmotor einer Festplatte oder der ausgleichende Wagen bei einem stehenden Pendel wird als Aktuator bezeichnet Die Steuerung erfolgt in aller Regel in ei nem offenen oder geschlossenen Regelkreis S 7 von 31 Abschlussbericht 80148996 Aktuator Prinzipien induktiv arbeitende Elektromotoren Bimetall Aktuatoren Hydraulik oder Pneumatik Aktuatoren Zylinder Elektrochemische Aktuatoren Elektromechanische Aktuatoren Piezoaktor Magnetostriktiver Aktuator Rheologischer Aktuator Formged chtnislegierungen Elektroaktive Polymer Aktuatoren Aus dem Bereich der Neuen Materialien stammen Aktuatoren die auf nderungen bestimmter Umgebungsgr en mit definierten Aktuatorwirkungen reagieren Sie ersetzen damit elektrische Re gelstrecken durch ein einziges Element Aktuatoren auf Basis von Formged chtnis Legierungen und Dehnstoffelementen sind tempera
27. ngen Lagerhallen zu legen Der Fahrer muss immer den gesamten Verkehrsraum um ihn herum im Auge behalten um Unf lle und Sch den zu vermeiden Hat ein Stapler eine Last auf der Gabel die die Sicht nach vorne einschr nkt muss zwingend r ckw rts gefahren werden Eine gro e Gefahr beim F hren von Flurf rderzeugen sind Personen die sich im Arbeitsbereich der Fahrzeuge aufhalten aus Regalg ngen kommen oder auf andere Arten die Fahrwege der Flurf rder zeuge kreuzen Beim F hren von Schleppern ist ebenfalls der Blick nach Hinten zwingend erforder lich da ein Schlepper bis zu vier Trailer Anh nger ziehen kann die nicht spur treu laufen und so Un f lle und Sch den verursachen k nnen Eine CAVE l sst alle diese Blickrichtungen zu und kann um eine Deckenprojektion erweitert werden die es erlaubt auch Einlagerungen von Beh ltern in Hoch regalen zu trainieren da der Blick nach oben uneingeschr nkt genutzt werden kann S 12 von 31 Abschlussbericht 80148996 Ein weiterer Vorteil der CAVE Projektion ist die Variabilit t der Projektionsfl chen untereinander Da die Projektionsfl chen gleichrangig und identisch angeordnet sind kann bei einem Modulwechsel z B Stapler auf Schlepper die Frontansicht mit der R ckansicht getauscht werden ohne dass das Bewegungssystem mechanisch angepasst werden muss Dies f hrt zu einer gr eren Flexibilit t der gesamten Anlage und zur Umplanung des geplanten Bewegungssystems Daraufhin entwic
28. on virtuellen Umgebungen wurden stu diert und ausgewertet gt Interaktion in 3D Umgebungen High End Projektion und Bedienbarkeit von Dr Christian Kn pfle Fraunhofergesellschaft gt Eintauchen in virtuelle Welten Fraunhofer Institut f r Fabrikarbeiten und Automatisierung IFF Magdeburg gt Building a Spatially Immersive Display Hutcave von Janne Jalka Helsinki University of Techno logy Finnland Gleichzeitig wurden Termine f r Konsultationen bei Bildungs und Forschungseinrichtungen vorge nommen um praktische Erfahrungen Eindr cke und zus tzliche Informationen zu erhalten gt Technische Universit t Dresden Institut f r F rdertechnik Baumaschinen und Logistik For schungs und Entwicklungssimulator f r Baumaschinen gt Konsultation des Fraunhofer IFF in Magdeburg und des ELBE DOM 360 Laserprojektionssystem im Virtual Development an Training Centre gt Technische Universit t Chemnitz Fakult t f r Maschinenbau VR Zentrum Informationsaus tausch zum Thema 5 Seiten CAVE Projektion mit passiver Stereoskopie Fazit Die optimale Projektionsumgebung f r einen Schulungssimulator mit dem Schwerpunkt Flur f rderzeuge ist eine sog CAVE Projektion mit mindestens 3 optimal 5 Projektionsfl chen Beim F hren von Flurf rderzeugen und Schulungen in diesem Bereich ist besondere Priorit t auf das Ran gieren Vor und Zur cksetzen und auf Fahrman ver in verkehrsreichen und engen Umgebu
29. r Leitung von Prof Dr Ing Uwe Freiherr von Lukas erfolgreich entwickelt und zufriedenstellend abgeschlossen werden Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen Die Bereitstellung von Testfahrzeugen und Daten zu den zu simulierenden Fahrzeugen waren f r eine erfolgreiche Entwicklung unabdingbar Die Unternehmen STILL und Jungheinrich f hrende Hersteller von Flurf rderzeugen unterst tzten die Bestsim GmbH bei diesem Projekt und stellten Fahrzeuge Protokolle und technisches Knowhow zur Verf gung Zusammenarbeit mit Bildungsst tten Die betriebliche Fahrschule f r Flurf rderzeuge der Volkswagen AG in Wolfsburg sowie die Lernwerk satt Logistik in Wolfsburg unterst tzten das Projekt mit regem Erfahrungs und Informationsaus tausch S 31 von 31
30. ser Umbauten von 3500kg auf 280kg reduziert werden Die Op tik wurde so angepasst dass sie dem Original entspricht Abb 13 STILL RX 60 25 Original S 21 von 31 Abschlussbericht 80148996 S w Abb 14 STILL RX 60 25 Testmuster aus GFK Aluminium Konstruktion Um verschiedene Fahrzeuge von einem oder auch unterschiedlicher Hersteller einsetzen zu k nnen war es n tig eine so gut wie m glich universelle Schnittstelle zur eigentlichen Simulationssoftware zu schaffen Nach Recherche und Diskussion mit Herstellern fiel die Wahl auf eine Schnittstelle mit einer CanBus bersetzung Fast alle Hersteller von modernen Flurf rderzeugen setzen CanBus Steuerungen in Ihren Fahrzeugen ein Wenn es gelingt direkt an diese CanBus Steuerungen anzu kn pfen erleichtert dies die Adaption zuk nftiger Modelle immens Auch k nnten dann die vorhan denen Steckverbindungen und Ansch sse leichter adaptiert werden Zur Realisierung der Ansteuerung der Eingabeger te und Cockpitelemente wurde ein Leiterplatten layout entwickelt und ein Testmuster ge tzt um die grundlegenden Funktionen zu testen Das entwickelte System zur Daten bertragung mittels CanBus funktionierte so dass auf Basis des handgearbeiteten Testmusters eine Leiterplatte produziert wurde Die Mikroprozessoren auf der Platine wurden mit der entwickelten Software programmiert Mit diesem System ist die Bestsim GmbH nun in der Lage Fahrzeuge der beiden gro en Marken STILL und
31. sphase Im Vorfeld des Projektes und im Zuge der Recherche hat die Bestsim GmbH fr hzeitig Kontakt zu namhaften Herstellern von Flurf rderzeugen aufgenommen insbesondere sind hier zu nennen Still GmbH Hamburg Jungheinrich AG Hamburg Jungheinrich AG Sonderbauwerk L neburg In Zusammenarbeit mit diesen Unternehmen wurden Kosten Nachhaltigkeit und Anwendbarkeit von virtuellen Trainings diskutiert und es gab einen ausgiebigen Technologie und Informationstransfer Weiterhin wurden Fahrzeuge ausgew hlt die im deutschlandweiten Vergleich am h ufigsten einge setzt werden um die Simulation auf die Zielgruppe anzupassen und diese so gro wie m glich zu w hlen e Jungheinrich AG hier Fokussierung auf Gegengewichtsstapler der Modellserie EFG Schlepper der Serie EZS Still GmbH hier Fokussierung auf Gegengewichtsstapler Modell Still RX S 6 von 31 Abschlussbericht 80148996 Im Gegensatz zum urspr nglichen Antrag entschieden wir uns das Modul Schubmastfahrzeug durch das Modul Schlepper Routenzug zu ersetzen Da sich die Module Frontstapler und Schubmaststapler urspr nglich geplant sehr hneln und in immer mehr Logistikzentren sogenannte Schlepper oder Routenz ge zum Einsatz kommen entschie den wir uns das Modul Schubmaststapler durch das Modul Routenzug zu ersetzen Durch diese Ent scheidung konnten wir die Zielgruppe erweitern und vor Allem darstellen dass der Simulator nicht auf Stapler o
32. trisierung d h durch Modifikation des Parameters X ndert sich Fahrverhalten Y und Z z B durch Vergr erung des Parameters Lenkwinkel kann das Fahrzeug engere Kurven fahren und der Wendekreis verringert sich gleichzeitig steigt aber auch die Gefahr dass das Fahrzeug in Kurven zu Kippen droht Die physikalische Berechnung des Fahrverhaltens basierend auf den fesgelegten Parametern bewirkt also dass die nderung eines Parameters Auswirkungen auf mehrere Fahreigenschaften haben kann Ebenso kann die Steuerung der einzelnen Fahrzeuge auf der Eingabeseite durch Parameter konfiguriert werden Beipielparameter Eingabeseite Lenkwinkelbegrenzung Me weg Gaspedal Me weg Bremspedal Sensitivit t der Steuerhebel beim Gabelstapler Einstellung Lenkradspiel Toter Bereich uva S 27 von 31 Abschlussbericht 80148996 Software Entwicklung der Trainingsszenarien In Zusammenarbeit mit den Herstellerfirmen STILL GmbH und Jungheinrich AG und deren Zugriff auf empirische Daten wurde ein Anforderungskatalog zu den Trainingsszenarien erarbeitet Die Abtei lung Logistik der Volkswagen AG Wolfsburg stellte der Bestsim GmbH Daten ber Unf lle mit Flurf r derzeugen der letzten 5Jahre zur Verf gung so dass auch hier ein gezieltes Trainingsprogramm mit Schwerpunkten erarbeitet werden konnte Letztendlich wurde das Lastenheft zusammen mit zwei Fahrlehrern f r innerbetrieblichen Verkehr berarbeitet Das grundlegend gep
33. tursensitiv und kommen beispielsweise in Temperaturreglern zum Einsatz Smarte Hydrogele werden unter anderem f r Chemostate verwendet die pH Wert lonen oder Stoffkonzentrationen automatisch regulieren Im Gegensatz zu pneumatischen und hydraulischen Aktuatoren bieten elektromechanische Aktua toren im Gro teil ihrer Anwendungen betr chtliche Energieeinsparungen da sie nur dann Energie verbrauchen wenn sie tats chlich Arbeiten ausf hren Die Kugelgewindespindel und die Walzengewinde welche in elektromechanischen Aktuatoren verwendet werden bieten hohe Wir kungsgrade blicherweise im Bereich von 90 Lineare Aktuatoren werden h ufiger bei Anwendungen verwendet welche einen sauberen Betrieb erfordern z B in der Lebensmittel Getr nke Verpackungs Medizinal und Elektronikherstellungs industrie Werden hydraulische Aktuatoren verwendet so k nnen Undichtigkeiten und das Entsor gen des verwendeten ls ein Problem darstellen Pneumatische Aktuatoren verursachen hnliche Schwierigkeiten aufgrund des Auftretens von l und anderen Unreinheiten in Druckluftanschl ssen Die Abluft muss blicherweise gefiltert werden um Unreinheiten vor der Freisetzung in die Umwelt zu entfernen Elektromechanische Aktuatoren haben andererseits weit geringere Auswirkungen auf die Umwelt und werden f r Anwendungen bei denen ein sauberes Umfeld wichtig ist stark bevorzugt Die Ge r uschreduktion am Arbeitsplatz ist bei vielen Anwendungen ein we
34. tz und Sicherheitsbestimmungen kam nur ein sehr leich tes Modul in Frage um nicht beim Modulwechsel Hebezeuge oder hnliche Hilfsmittel einsetzen zu m ssen Abb 20 Nachbau des JH EZS 570 in der 3 Seiten CAVE S 29 von 31 Abschlussbericht 80148996 Inbetriebnahme und Funktionstests W hren der Inbetriebnahme des Simulators und den ersten Testl ufen kam es zu zahlreichen Anpas sungen an Hard und Software Das urspr ngliche Lenkgetriebe mit Schneckengewinde stellte sich als nicht stabil genug heraus und wurde berarbeitet Die Mediensteuerung die f r die Ein und Aus schaltung der Projektoren und des PC Clusters verantwortlich ist arbeitete sehr unzuverl ssig Durch den Einsatz von Steuerungsmodulen der Firma Korenix konnten diese Probleme aber behoben wer den Im weiteren Verlauf der Inbetriebnahme stellten sich zahlreiche kleinere Probleme heraus die es zu berwinden galt Auch im Zusammenspiel des Servers mit dem Render Cluster gab es Widrigkeiten Das Netzwerk war durch die hohen Datenmengen stark berlastet und es kam zu Synchronisations problemen an den verschiedenen Leinw nden Gel st werden konnte dieses Problem indem die Netzwerkarchitektur komplett berarbeitet wurde und ein zweites Netzwerk integriert wurde Durch die Aufteilung der Daten in zwei autarke Netzwerke konnte die Synchronisation sichergestellt wer den Eine gro e Herausforderung war es die Simulation realit tsnah abzubilden so dass Personen
35. u den Modulen wurden von den Firmen Still GmbH und Jungheinrich AG zur Verf gung gestellt um die Modelle und das Verhalten der Anlage an die realen Bedingungen anzugleichen STILL RX60 20 Gabelabstand ftl hy k i einstellbar E7 P Ma e beziehen sich auf p f senkrecht stehendes Hubger st Gabeltr ger Anbauseitenschieber Tragf higkeiten RX 60 20 Tele Niho Hubger st Tragf higkeiten RX 60 20 Dreifach Hubger st 2000 Lastpunkt c 500 mm Lastpunkt c 500 mm 2000 100Lr _ _ _L_ _ L22 1800 gt 1800 1600 1700 c 600 mm Pa 4 1600 1500 la i 1200 Worten 4 1000 1200 900 al 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 60 00 4000 5000 6000 7000 8000 Nennhub Nennhub 1400 Tragf higkeit Tragf higkeit 800 Abb 1 Schema STILL RX 60 20 S 10 von 31 Abschlussbericht 80148996 Auf Grund der Erhebung der fahrzeugspezifischen Daten wurde ein Konzept f r Hard und Software erarbeitet welches das reale Fahrverhalten der ausgew hlten Fahrzeuge darstellen abbilden kann Die softwareseitige Darstellung kann nur mit einer leistungsf higen Physik Engine realisiert werden die in der Lage ist dynamische Objekte wie Fahrzeuge Umgebungen und Beh lter Waren miteinan der reagieren zu lassen Ein Anforderungskatalog f r die Physik En
36. wegungssystem reali siert werden Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Entwicklung des Systems war die Berechnung des Pay loads der Lasten die das System aufnehmen und bewegen kann Hier legten wir besonderes Au genmerk auf den Lastenschwerpunkt und die dynamische Lastenverteilung die im Betrieb des Sys tems durch die Beschleunigung entsteht Im Anschluss an die Entwicklung wurde ein Testsystem produziert Der Stahlrahmen wurde ge schwei t der Schlitten separat konstruiert und mit dem Rahmen verbunden Spezielle Kugelgelenke wurden gew hlt um die beweglichen Teile verschlei arm zu verbinden und die entstehenden Kr fte aufzunehmen S 18 von 31 Abschlussbericht 80148996 Hauptrahmen Scharnierstange POSITION ZUM HAUPTRAHMEN ANSCHRAUBPLATTE AM RAHMEN A SEITEN VORDERANSICHT PERSPEKTIVE 2 DRAUFSICHT BESTSIM GmbH Benennun Karlstr 6 Motion Base 19348 Perleberg Tel 03876 300081 Abb 10 Detailzeichnungen Bewegungssystem Aufnahme Schlitten S 19 von 31 Abschlussbericht 80148996 Knotenblech Detailblatt Nr 1c 1326 630 Rahmen C N Tel Hauptrahmen O ZQ S Rahmen A gt _ De ail Nr 1b A o o Halterun 370 DRAUFSICHT Abb 11 Rahmenkonstruktion Bewegungsplattform Draufsicht PERSPEKTIVE Rahmen B Scharnierstange f
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