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Indoor-GPS basierte Roboterzelle

Fachliche Zuordnung Werkstofftechnik
Förderung Förderung in 2008
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 78437013
 
Erstellungsjahr 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Durch den Einsatz von kooperierenden Robotern als vorrichtungslose Montageeinheit sind produzierende Unternehmen in der Lage, schneller auf schwankende Marktbedingungen zu reagieren. Ein wichtiges Kriterium für den wirtschaftlichen Einsatz der Roboter ist die Möglichkeit, die auf Basis von (virtuellen) Planungsdaten „offline“ erstellten Roboterprogramme an der realen Anlage direkt „online“ nutzen zu können. Voraussetzung dafür ist ein geometrischer Abgleich der virtuellen mit der realen Montageanlage, was aufgrund der komplexen Systemstruktur technisch nur durch die Integration von Messtechnik möglich ist. Die Entwicklung eines Demonstrators zur wandlungsfähigen Montage und Untersuchung der Eignung von externen Messsystemen, wie z. B. dem iGPS für die absolutgenaue Positionierung kooperierender Roboter in einem gemeinsamen Bezugssystem, definiert den Forschungsrahmen des Großgeräts „iGPS-basierte Roboterzelle“. Diese wurde mittlerweile durch eine Reihe von Erweiterungen zum „GRS-basierten Roboterpark“ ausgebaut. Die globalen Referenzsysteme (GRS) stellen die Daten des iGPS (Messung von Posen in einem raumzeitlichen Bezugssystem) für heterogene Anlagen (z.B. bei der Großbauteilmontage) bereit. GRS definieren einen Kommunikationsstandard, mit dem die Montageentitäten Zugriff auf ein Netzwerk von Informationen erhalten und somit bei Bedarf einen holistischen Maschinenzustand beobachten können. Mit der Kenntnis der jeweiligen Positionsabweichung sind die Roboter in der Lage, selbstständig ihren Positionierfehler zu kompensieren und damit die heute notwendigen manuellen Anpassungen von virtuellen Planungen zu vermeiden. Beispiele für die Ergebnisse sind die Entwicklung von Schnittstellen für mehrere Kombinationen aus Messsystemen und Robotern sowohl zur Kalibrierung als auch für die Regelung einzelner und kooperierender Roboter. Dabei wird insbesondere die hardware-übergreifende und nicht deterministische Funktionsweise der Funktion von GRS untersucht. Die Untersuchung und Simulation der erreichbaren (dynamischen) Positionsunsicherheit mit verschiedenen Systemen lässt den Schluss zu, dass eine Regelbarkeit der Roboter durch externe Messsysteme möglich ist. Parallel dazu werden Modelle zur Simulation der Sichtlinien und der Messunsicherheit von optischen Messsystemen (mit einem Fokus auf iGPS) erarbeitet, die die Validität der Messwerte im Sinne einer Prüfprozesseignung sichern. Zur Validierung der entwickelten Methoden an realitätsnahen Szenarien aus der Industrie werden vor allem aktuelle Entwicklungen aus der Metall- und CFK-Verarbeitung betrachtet, bei denen die absolutgenaue Bewegung der Manipulatoren im Vordergrund stehen. Beim vorrichtungslosen Schweißen mit kooperierenden Robotern (BMBF-Projekt: ProAktiW) steht die Regelung der Positionierung von Baugruppen im Vordergrund, indem die Best-Fit-Kanten vor dem Fügeprozess mittels Machine-Vision identifiziert und in die Regelung mit einbezogen werden, während das Bauteil aber weitestgehend starr modelliert wird. Die Arbeiten des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ im Teilprojekt „Cognition-enhanced, Self-optimising Assembly Systems“ (ICD D3) beziehen auch Bauteilverformungen in den Kompensationsprozess mit ein und verdeutlichen damit die technischen Potenziale von kooperierenden Robotern, die durch eine Synchronisierung von virtueller Planung und realer Montage erzielt werden können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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