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Qualitätsbasierte Langzeitarchivierung von 3D-CAD Modellen

Trinkel, Thomas Sebastian (2022):
Qualitätsbasierte Langzeitarchivierung von 3D-CAD Modellen. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00021499,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Qualitätsbasierte Langzeitarchivierung von 3D-CAD Modellen
Language: German
Abstract:

Durch die Digitalisierung des Produktentwicklungsprozesses wird eine digitale Langzeitarchivierung erforderlich. Komplexe dreidimensionale Freiformgeometrie lässt sich nicht eindeutig durch technische Zeichnungen darstellen. Für das digitale Produktmodell der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die LOTAR-Normserie DIN EN 9300 entwickelt. Die LOTAR-Norm beschreibt Methoden, um 3D-CAD Modelle von 3D-CAD Autorensystemen in ein qualifiziertes 3D-CAD Archivmodell zur Langzeitarchivierung zu überführen. Durch die Methode der Verifikation wird die Produktdatenqualität des Archivmodells sichergestellt. Durch die Validierung wird Übereinstimmung mit dem 3D-CAD Modell im nativen Datenformat sichergestellt. Die LOTAR-Norm sieht jedoch keine Optimierung des Qualitätsniveaus der 3D-CAD Archivmodelle im Rahmen des Archivierungsprozesses vor. 3D-CAD Autorensysteme erzeugen teilweise generativ beschriebene Volumenmodelle. Die LOTAR-Norm fordert explizit beschriebene Volumenmodelle. Bei der Datenkonvertierung werden generativ repräsentierte Geometrieelemente des nativen Datenformats in eine explizite Repräsentation des Archivdatenformats umgewandelt. Deshalb ist bei der Datenkonvertierung eine Approximation der generativen Geometrieelemente erforderlich. Die Approximationstoleranz kann vom Anwender vorgegeben werden. Das entwickelte Konzept zur qualitätsbasierten Langzeitarchivierung stellt ein Verfahren zur Optimierung des Qualitätsniveaus von 3D-CAD Archivmodellen vor. Die Quantifizierung des Qualitätsniveaus erfolgt durch die LOTAR-Kriterien für Verifikation und Validierung. Die entwickelte Heuristik optimiert die Approximationstoleranz der Konvertierung sowohl hinsichtlich der Produktdatenqualität (LOTAR-Verifikation) als auch hinsichtlich der Genauigkeitsvorgaben (LOTAR-Validierung). Die Heuristik setzt sich aus einem Eröffnungsverfahren und einer anschließenden lokalen Suche durch ein Intervallhalbierungsverfahren zusammen. Eine Abbruchbedingung beendet die Optimierung sobald der Zugewinn des Qualitätsniveaus einen Vorgabewert unterschreitet. Zur Sicherstellung der korrekten Bewertung des Qualitätsniveaus wird ein Evaluationsverfahren für die verwendetet Verifikations- und Validierungskriterien vorgestellt. Das Evaluationsverfahren identifiziert sowohl die geeigneten Kriterien, als auch geeignete Parameter und Grenzwert zur Bewertung des Qualitätsniveaus. Die Tragfähigkeit des Konzepts wird durch die beispielhafte Archivierung von 787 3D-CAD Referenzmodellen nachgewiesen. Die Archivierung wird mit dem prototypisch implementierten QUBATO-Assistenzsystem durchgeführt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

The digital transformation of the product development process makes long-term digi-tal preservation of product data a necessity. Complex three-dimensional free-form geometry cannot be clearly represented by technical drawings. To cope with these chal-lenges, the LOTAR standard (DIN EN 9300 series) for the digital product model of the aerospace industry was developed. This standard describes methods to translate 3D CAD models from 3D CAD authoring software to qualified 3D CAD models for long-term archiving. The LOTAR method of verification ensures the product data quality of the archive model. The LOTAR validation ensures the consistency with the 3D CAD model in its native data format. However, the LOTAR standard does not provide an optimization of the quality level of the 3D CAD archive models during the archiving process. 3D CAD authoring systems use a hybrid 3D CAD model representation consisting of explicit representations as well as procedural geometry descriptions. The LOTAR standard on the other hand requires explicit CAD geometry information. During the translation process, procedural represented geometry elements of the native data format will be approximated by explicit representations within the archive data format. The approximation tolerance for this process can be specified by the user. This dissertation provides a concept for quality-based long-term archiving which includes a method for the optimization of the quality level of 3D CAD archive models. The quality level is quantified by the LOTAR verification and validation criteria. The developed heuristic optimizes the approximation tolerance of the data translation both in terms of product data quality (LOTAR verification) and accuracy (LOTAR validation) of the archived model. The heuristic consists of an opening procedure and a subsequent local search based on a bisection method. The optimization is terminated as soon as the improvement of the quality level per iteration falls below a predefined value. To ensure the correct assessment of the quality level, an evaluation procedure for the verification and validation criteria used is presented. The evaluation process identifies both the appropriate criteria and appropriate parameters and thresholds for the correct assessment of the quality level. The concept has been validated by archiving 787 3D CAD reference models with the quality-based process developed within this dissertation. For this purpose, the prototypical quality-based archiving assistance system QUBATO was developed.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: xii, 244 Seiten
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Department of Computer Integrated Design (DiK)
Date Deposited: 23 Jun 2022 12:01
Last Modified: 23 Jun 2022 12:01
DOI: 10.26083/tuprints-00021499
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-214993
Referees: Anderl, Prof. Dr. Reiner ; Stark, Prof. Dr. Rainer
Date of oral examination: 29 June 2021
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/21499
PPN:
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