4 Anhang: Beispiel einer Datei motion.ini

Motionberechnung 8.0
Benutzeranleitung
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Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabenbeschreibung .................................................................................................... 3
2 Automatische Motionerzeugung ...................................................................................... 4
2.1 Ausgelieferte Versionen........................................................................................4
2.2 Installation und Start des Programms ...................................................................4
2.3 Speichern und Laden............................................................................................4
2.4 motion.ini ..............................................................................................................5
3 Benutzeroberfläche .......................................................................................................... 6
3.1 Registerkarte „Drehratensensor“ ..........................................................................6
3.2 Registerkarte „Vergleichssensoren“......................................................................7
3.3 Registerkarte „Abaqus Include“ ............................................................................8
3.4 Registerkarte „Optimierung“ ............................................................................... 10
4 Anhang: Beispiel einer Datei motion.ini ......................................................................... 12
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Aufgabenbeschreibung
Zur Abbildung eines realen Fahrzeugcrashes in einem Simulationsmodell ist es notwendig,
die Bewegung des Fahrzeuges während des Versuches zu erfassen.
Die Erfassung dieser Fahrzeugbewegung kann derzeit nur mit Sensoren erfolgen, die im
Fahrzeug verbaut sind. Diese Sensoren messen aber die Bewegungen im lokalen
Koordinatensystem des Fahrzeuges; für die Abbildung in der Simulation ist die Bewegung
aber im globalen System nötig.
Der Berechnungsalgorithmus zur Umrechnung der lokal gemessen Daten (3 x
Beschleunigung, 3 x Rotationsgeschwindigkeit) ist bereits erarbeitet und liegt vor (Excel
Sheet).
Diese Berechnung ist aber u.a. wegen nicht stabil erfassbarer Randbedingungen nur
unzureichend exakt, deshalb sollen in Optimierungsschleifen diese Randbedingungen
variiert werden, bis sich ein befriedigendes Ergebnis einstellt.
Es soll nun ein Software-Tool erarbeitet werden, mit dem die Umrechnung einfach und
effizient durchgeführt werden kann.
Manueller Ablauf der Motionerzeugung
1. Versuchsdaten in HyperView einlesen
 3 Kanäle Rotationsgeschwindigkeit
 3 Kanäle Beschleunigung
2. Nullabgleich für alle Kurven durchführen
Durch Sensordrift sind Winkel und Wege zum Zeitpunkt 0 nicht exakt auf null! Durch
Korrektur der Messkurven (Verschieben in Y-Achse) wird dies korrigiert
3. Messkurven beschneiden
Messkurven liegen in großen Zeitbereichen vor, werden aber nur für den Zeitbereich 0 bis 0.2
s benötigt. Deshalb werden die 6 Kurven auf diesen Bereich beschnitten.
4. Bearbeitete Messkurven in Excel-Format exportieren
Daten in Excel-Datei in Sheet „Input“ einladen
 Verknüpfung auf diese Daten in Sheet“Daten-IMAR_ungefiltert“ setzen und
auf ganzen Bereich erweitern
 Versuchsgeschwindigkeit eingeben
 Eventuell Anfangswinkelposition des Beschleunigungssensors setzen
5. Berechnete Motion in Text-Datei kopieren
Im Sheet „Abaqus“ steht jetzt die errechnete Motion, mit Copy&Paste in Textdatei kopieren.
6. Rechenlauf mit erzeugter Motion und reduzierten Modell starten
Rechenzeit lokal auf einem Prozessor ca. 5 Minuten
7. Vergleich der im Versuchsdaten mit dem erzeugten Daten (z.B. B-Säule links/rechts)
Vergleich der Wege der B-Säulensensoren zeigt vor allem in Z Abweichungen
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8. Anpassen der Sensororientierung / Jetzt wird die Sensororientierung so geändert,
dass Abweichung in Z minimiert wird
9. Schritt 6 bis 9 wiederholen bis zufriedenstellendes Ergebnis
10. Visualisierung
(aus Manueller Ablauf der Motionerzeugung.docx)
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2
Automatische Motionerzeugung
Motionbrechnung 8.0 ist ein Tool zur automatischen Motionberechnung und Optimierung
der Einbaulage des Drehratensensors.
2.1 Ausgelieferte Versionen
Linux

Windows
gebaut auf Centos 4, 64 Bit

Windows XP, 32 Bit
2.2 Installation und Start des Programms
Installation und Start unter Linux
Kopieren der Datei Motionberechnung_V_8_0.tar.bz2 in ein für das Programm
vorgesehenes Verzeichnis. Diese kann dann dort durch den Befehl
tar -xjf Motionberechnung_V_8_0.tar.bz2
entpackt werden. Der Aufruf
MotionGUI [project.mot]
im Installationsverzeichnis startet das Tool Motionberechnung 8.0. Dabei ist die Angabe
einer vorhandenen Projekt-Datei hinter dem Programmnamen optional und bewirkt das
Laden des angegebenen Projektes.
Installation und Start unter Windows
Entpacken des Archivs
Motionberechnung_V_8_0.zip in ein für das Programm
vorgesehenes Verzeichnis. Doppelklicken auf die Datei MotionGUI startet das Tool
Motionberechnung 8.0.
2.3 Speichern und Laden
Das Tool Motionberechnung 8.0 ist in der Lage, angelegte Projekte zu speichern und zu
laden. Die Daten werden dafür in Dateien mit der Endung .mot serialisiert.
Projekte können, wenn sie schon vorhanden sind, unter ihrem bisherigen Namen ( File ->
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Save oder Ctrl+S) oder unter einem neuen Namen (File -> Save As oder Ctrl+Shift+S)
abgespeichert werden. Bei bisher nicht gespeicherten Projekten öffnet sich in beiden
Fällen ein „Speichern unter...“-Dialog. Das Verzeichnis in dem das Projekt gespeichert
wird, fungiert ab sofort als Arbeitsverzeichnis. Das bedeutet, dass alle Dateien, die das
Tool Motionberechnung 8.0 anlegt, dort gespeichert werden.
In folgenden Fällen wird ein automatischer Speichervorgang auslöst:

Wechsel von einer Registerkarte zu einer anderen

Beginn und Beendigung der Optimierung

Schreiben eines HTML Reports
Vorhandene Projektdateien können über File -> Load (oder Ctrl+O) geöffnet werden und
werden dann in das Programm eingelesen.
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2.4 motion.ini
Im Installationsverzeichnis muss eine Datei motion.ini liegen, in der die Standarddaten
zum Start des Tools spezifiziert sind. Ein Beispiel befindet sich in Abschnitt 4 . Wurde das
Programm wie oben beschrieben installiert, so ist diese Datei im entsprechenden
Verzeichnis schon zu finden.
Außerdem ist es möglich, für jede ISO Datei eine eigene motion.ini anzulegen und diese
im selben Verzeichnis zu speichern, in dem auch die ISO Datei liegt. Befindet sich keine
motion.ini neben der ISO Datei, wird wieder die motion.ini aus dem Installationsverzeichnis
aufgerufen.
Um Änderungen in der motion.ini vorzunehmen, kann sie in einem Texteditor geöffnet und
modifiziert werden. Die Daten sind dabei wie folgt gruppiert:

[01Drehratensensor]
Messkanalnamen & Koordinaten Drehratensensor

[02Vergleichssensor1]
Messkanalnamen & Koordinaten 1. Vergleichssensor

[03Vergleichssensor2]
Messkanalnamen & Koordinaten 2. Vergleichssensor

[04Optimierung]
Optimierungseinstellungen (Anzahl der Samples, für die
Voroptimierung,
Objective

[05Abaqus]
Zeitpunkte
zur
Auswertung
der
sowie die gewünschte Berechnungsvariante)
Pfade zu Abaqus sowie zum Abaqus Input Deck des
Vollmodells
Wurden Änderungen vorgenommen, so kann die motion.ini in der Benutzeroberfläche über
einen Button „Update“ erneut eingeladen werden.
Eine Betätigung des Buttons „Save“ speichert eine motion.ini direkt neben die Projektdatei
mit der Endung .mot. Entsprechendes kann erst geschehen, wenn das Projekt schon
gespeichert wurde (siehe Abschnitt )
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Benutzeroberfläche
3.1 Registerkarte „Drehratensensor“
Die Daten der Messkanäle des Drehratensensors werden über eine ISO-Datei spezifiziert.
Sie wird durch den Button „ISO“ ins Programm eingelesen. Können aus der Datei
motion.ini die Defaultkanäle eingelesen werden, so werden diese in den Auswahlboxen
unter dem Button „ISO“ automatisch gesetzt. Bei Bedarf können andere Kanäle gewählt
werden.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, einzelne Kanäle zu invertieren. Dazu muss die Box
neben dem entsprechenden Messkanal mit einem Haken markiert sein.
Rechts werden die Koordinaten des Drehratensensors angegeben. Diese wurden aus der
motion.ini extrahiert und sind bei Bedarf auch modifizierbar.
Die Wege der Messkanäle können über das Visualisierungsfenster im unteren Teil der
Registerkarte grafisch dargestellt werden. Dazu stehen über die Auswahlbox unter dem
Grafikfenster die folgenden Visualisierungen zur Wahl:

Beschleunigungen

Rotationsgeschwindigkeiten

Wege

Rotationen
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Durch einen Klick auf den Button „Aktualisieren“ (unterhalb der Kanalauswahlboxen)
können mögliche Veränderungen in der Auswahl der Messkanäle dargestellt werden.
Die Bedienung des Visualisierungsfensters ist ausführlich in der Dokumentation von
optiSLang beschrieben (siehe optiSLang Documentation, Version 3.1.0, Abschnitt 14.2).
Wechseln Sie nun auf die Registerkarte „Vergleichssensoren“. Beim Wechsel von einer
Registerkarte zur nächsten wird automatisch gespeichert.
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3.2 Registerkarte „Vergleichssensoren“
In der Registerkarte „Vergleichssensoren“ können Sensoren ausgewählt werden, die zur
Fehlerminimierung verwendet werden sollen. Sensoren, welche in die Rechnung
einbezogen werden sollen, müssen mit einem Haken markiert werden und die Messkanäle
müssen ausgewählt werden.
Die Defaultkanäle, welche in der Datei motion.ini angegeben sind, wurden beim Laden der
ISO-Datei im vorherigen Abschnitt schon eingetragen, können aber bei Bedarf wieder in
den Auswahlboxen geändert werden. Weiterhin können auch hier einzelne Messkanäle
invertiert werden. Dazu muss der entsprechende Kanal mit einem Haken markiert werden.
Rechts werden die entsprechenden Koordinaten der Vergleichssensoren angegeben.
Diese wurden aus der motion.ini extrahiert und können auch angepasst werden.
Die Wege der Messkanäle beider Sensoren können (sofern die Sensoren als verwendet
markiert sind) über das Visualisierungsfenster im unteren Teil der Registerkarte grafisch
dargestellt werden. Dabei gibt es folgende Auswahlmöglichkeiten:

Beschleunigungen Vergleichssensor 1

Wege Vergleichssensor 1

Beschleunigungen Vergleichssensor 2

Wege Vergleichssensor 2
Durch einen Klick auf den Button „Aktualisieren“ (unterhalb der Kanalauswahlboxen)
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können mögliche Veränderungen in der Auswahl der Messkanäle dargestellt werden. Die
Bedienung des Visualisierungsfensters ist ausführlich in der Dokumentation von optiSLang
beschrieben (siehe optiSLang Documentation, Version 3.1.0, Abschnitt 14.2).
Danach kann in zur Registerkarte „Abaqus Include“ gewechselt werden, wodurch wieder
automatisch gespeichert wird.
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3.3 Registerkarte „Abaqus Include“
Im oberen Teil der Registerkarte kann ein Winkel und die Versuchsgeschwindigkeit
festgelegt werden. Letztere wird beim Laden der ISO-Datei automatisch aus dieser
übernommen. Sie kann jedoch bei Bedarf geändert werden. Die Winkel, sowie die
Versuchsgeschwindigkeit werden bei der Berechnung der Optimierung benutzt.
Die Wege der Mess- und Simulationskanäle aller Sensoren können über das
Visualisierungsfenster im mittleren Teil der Registerkarte grafisch dargestellt werden. Die
Simulation wird bei Klick auf den Button „Aktualisieren“ zu den unter „Einbaulage
Drehratensensor“ angegebenen Winkeln und der angegebenen Versuchgeschwindigkeit
berechnet und dargestellt.
Die Bedienung des Visualisierungsfensters ist ausführlich in der Dokumentation von
optiSLang beschrieben (siehe optiSLang Documentation, Version 3.1.0, Abschnitt 14.2).
Mit einem Klick auf den Button „WriteINC“ kann eine INC-Datei zum oben gewählten
Winkel
und
der
gewählten
Versuchsgeschwindigkeit
herausgeschrieben
werden.
Nachdem dies geschehen ist, öffnet sich ein Benachrichtigungsfenster mit der Frage, ob
im Anschluss das Vollmodell mit Abaqus berechnet werden soll. Dieses wartet 60
Sekunden auf die Antwort des Nutzers. Erfolg keine Antwort, so startet die Berechnung
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des Vollmodells mit Abaqus automatisch.
Für die Vollmodellberechnung ist es notwendig, dass in der motion.ini die entsprechenden
Pfade zu Abaqus und zur INP Datei angegeben sind. Anschließend kann auch Abaqus
CAE mit der entstandenen ODB Datei automatisch aufgerufen werden.
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Im unteren Teil der Registerkarte ist der Button „Starte Optimierung“. Links daneben
werden Einstellungen für die Optimierung angezeigt, welche über die motion.ini modifiziert
werden können:

Voroptimierung mit N Samples: Ist eine Voroptimierung gewünscht, so wird diese
mit den ersten N Samples durchgeführt. Für die Voroptimierung wird davon
ausgegangen, dass die Bewegung der Sensoren anfangs nur in X-Richtung erfolgt.
Dafür werden passende Startwinkel gesucht, mit denen dann weiter gerechnet wird.
In der motion.ini wird diese Anzahl im Punkt „SamplesPreOpt“ festgelegt.

Zeitpunkte [s]: Es wird nach dem Abstand zwischen den Vergleichssensoren und
deren simulierten Wegen optimiert. Soll dies nur an bestimmten Zeitpunkten
ausgewertet werden, können diese in der motion.ini im Punkt „Zeitpunkte“
angegeben werden.

Berechnungsmethode: Die Rotationen und Wege werden durch eine von 3
verschiedenen Berechnungsvarianten bestimmt. Welche dies sein soll, wird in der
motion.ini im Punkt „Berechnungsmethode“ festgelegt. Dabei ist ein Wert 1, 2 oder
3 möglich, wobei 3 der Berechnung aus der Excel-Datei entspricht.
Klickt man auf den Button „Starte Optimierung“ beginnt die Optimierung.
Achtung!
Für die Optimierung wird die Applikation minimiert und die
Berechnung läuft im Hintergrund weiter!
In der Konsole kann der Verlauf der Evaluation auch während
des Optimierungsvorganges verfolgt werden.
Nach Betätigung des Buttons „Starte Optimierung“ werden bis zu vier Vorgänge
nacheinander gestartet:
1. Voroptimierung.
2. Optimierung mit den berechneten Startwinkeln.
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3. Berechnung des Vollmodells mit Abaqus und der entstandenen INC Datei.
Speichern der benötigten und entstandenen Dateien in einem Verzeichnis
AbaqusResults_Projektname im Arbeitsverzeichnis.
4. Start des Abaqus CAE mit der entstandenen ODB Datei.
Nach jedem einzelnen Vorgang gibt es über ein Benachrichtigungsfenster die Möglichkeit
fortzusetzen oder abzubrechen. Wird keine der beiden Möglichkeiten direkt durch
Betätigen des entsprechenden Buttons gewählt, so wird der darauf folgende Vorgang nach
60 Sekunden automatisch gestartet.
Nach Beendigung der Optimierung wird automatisch gespeichert. Die Applikation
erscheint wieder auf dem Bildschirm und die nächste Registerkarte öffnet sich.
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3.4 Registerkarte „Optimierung“
Diesem Abschnitt kann das Ergebnis der Optimierung entnommen werden. Auf der linken
Seite hat man mit der Auswahlbox unter dem Grafikfenster die Wahl zwischen neun
Visualisierungen:

Objective History

Winkel History:

Weg Drehratensensor

Weg Vergleichssensor 1

Fehler Vergleichssensor 1

Abstand-History bei 80ms Vergleichssensor 1

Abstand-History bei 120ms Vergleichssensor 1

Weg Vergleichssensor 2

Fehler Vergleichssensor 2

Abstand-History bei 80ms Vergleichssensor 2

Abstand-History bei 120ms Vergleichssensor 2
Dabei zeichnet „Objective History“ eine Kurve in rot, welche das Ergebnis der Berechnung
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in jedem Optimierungsdurchlauf aufzeigt, weiter werden in grün die besten Ergebnisse aus
jeder Optimierungsgeneration angezeichnet.
„Winkel History“ veranschaulicht die Gradzahlen der Einbaulage des Drehratensensors
während der Optimierungsläufe.
„Weg Drehratensensor“, „Weg Vergleichssensor 1“ und „Weg Vergleichssensor 2“
visualisieren jeweils die X-, Y- und Z-Wege der Mess- und Simulationskanäle des
entsprechenden Sensors zum besten Design.
„Fehler Vergleichssensor 1“ sowie „Fehler Vergleichssensor 2“ veranschaulichen die
Abweichungen der Wege der Vergleichssensoren mit deren simulierten Wegen.
Die übrigen zeigen die Abstände an den Stellen 80ms bzw. 120ms während der
Optimierungsläufe.
Die Bedienung des Visualisierungsfensters ist ausführlich in der Dokumentation von
optiSLang beschrieben (siehe optiSLang Documentation, Version 3.1.0, Abschnitt 14.2).
Im Informationsfenster auf der rechten Seite der Registerkarte kann die Einbaulage des
Drehratensensors nach der Optimierung abgelesen werden. Zusätzlich werden die
Abstände der Wege der Vergleichssensoren zu deren über den Drehratensensor
simulierten Wegen zu den Zeitpunkten 80 und 120 Millisekunden angegeben.
Ein Klick auf den Button „Report“ unterhalb des Informationsfensters exportiert alle
Grafiken automatisch in ein Verzeichnis Pictures_Projektname im Arbeitsverzeichnis und
schreibt einen HTML-Bericht, welcher im Arbeitsverzeichnis unter dem Namen
Report_Projektname.html abgelegt wird und in einem Internetbrowser (bspw. Firefox)
betrachtet werden kann.
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Anhang: Beispiel einer Datei motion.ini
[01Drehratensensor]
ACCX=10VEHCMI0000ACXA
ACCY=10VEHCMI0000ACYA
ACCZ=10VEHCMI0000ACZA
ROTX=10VEHCCG0000AVXA
ROTY=10VEHCCG0000AVYA
ROTZ=10VEHCCG0000AVZA
X=2.738
Y=0.136
Z=0.229
;
; Vergleichssensoren
;
[02Vergleichssensor1]
ACCX=10BPILLE0005ACXA
ACCY=10BPILLE0005ACYA
ACCZ=10BPILLE0005ACZA
X=1.655
Y=-0.748
Z=0.326
[03Vergleichssensor2]
ACCX=10BPILRI0005ACXA
ACCY=10BPILRI0005ACYA
ACCZ=10BPILRI0005ACZA
X=1.658
Y=0.748
Z=0.330
;
; Im folgenden Abschnitt muss die Anzahl der Samples angegeben werden,
; welche in der Voroptimierung betrachtet werden. Weiterhin koennen
; Zeitpunkte gewaehlt werden, an denen die Objective ausgewertet wird.
; Ausserdem wird eine von drei Berechnungsmethoden erwartet (1, 2 oder 3),
; wobei 3 der Excelberechnung entspricht.
;
[04Optimierung]
SamplesPreOpt=80
Zeitpunkte=0.08 0.12
Berechnungsmethode=1
;
;
;
;
;
Hier werden Pfade für die Berechnung des vollen Modells in Abaqus
erwartet. Neben dem INP File muessen alle weiteren Include Files
(ausgenommen, das von der Motionberechnung geschriebene) liegen,
damit diese vor dem Start von Abaqus ins Arbeitsverzeichnis kopiert
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; werden koennen.
; Weiterhin muessen die Pfade in Anfuehrungszeichen angeben werden!
;
[05Abaqus]
AbaqusPfad="/home/bin/abaqus/abq691"
AbaqusINP="/home/user/data/Motionberechnung.inp"
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