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Kinematisches Vermessen eines Roboterarms

Bei der Entwicklung neuer Fertigungsmethoden spielen Industrieroboter eine immer wichtigere Rolle. Sie sind es, die den vom Menschen geschaffenen Entwurf in die Realität umsetzen. Dabei ist durch eine unabhängige Messmethode nachzuweisen, dass der Entwurf korrekt in Roboter-Steuerdaten umgesetzt wird und wie präzise der Roboter die vorgegebenen räumlichen Positionen anfährt.

Das in Zusammenarbeit mit dem wbk, Institut für Produktionstechnik betriebene Projekt befasst sich mit der vermessungstechnischen Überprüfung und der daraus folgenden Optimierung eines innovativen, robotergestützten Verfahrens zur Produktion gekrümmter Profile, dem "Runden beim Strangpressen". Bei dieser Fertigungsmethode ist es nicht nur erforderlich, dass die tatsächliche Bahn des Führungswerkzeuges geometrisch mit der geplanten Bahn übereinstimmt. Es ist zudem noch erforderlich, dass das Führungswerkzeug auch zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist. Dies setzt eine Synchronisierung von Fertigungsroboter und Lasertracker im Mikrosekundenbereich voraus.

Als Fertigungsroboter dient ein 6-Achs-Industrieroboter KR 210-2 der Firma KUKA. Die Hand des Roboters wurde vom Institut für Produktionstechnik mit einem Führungswerkzeug für den Strang und einer „fliegenden Säge“ bestückt. Das Führungswerkzeug kann in einer Achse verfahren werden und damit den gepressten Strang formen.

 

Ziel

Raumzeitliche Vermessung der Bahn des Führungswerkzeuges zur Überprüfung und Optimierung der Robotersteuerung. Die Koordinatengenauigkeit soll dabei besser sein als 1/10 mm.

 

Stand der Arbeiten

Derzeit liegt der Fokus der vermessungstechnischen Arbeiten auf der Überprüfung und Optimierung der Bahn des Führungswerkzeuges ohne Last und ohne den thermischen Einfluss der Strangpresse. Die Vermessung erfolgte mit dem Lasertracker LTD500 und AT901 von Leica, dessen kinematische Leistungsfähigkeit vorab untersucht wurde. Es wurde eine Synchronisierung des Lasertrackers mit dem Fertigungsroboter im Mikrosekundenbereich hergestellt. Die Analyse der rund 100 Testfahrten zeigte eine sehr hohe Reproduzierbarkeit der Roboterbewegung, brachte Erkenntnisse zum Anfahrverhalten des Roboters und führte zu ersten Optimierungen bei der Robotersteuerung.

 

Zukünftige Arbeiten

Bei weiterem Vorschritt des Projektes müssen Auswirkungen, die das Gewicht, die Spannung und der Temperaturverlauf des Materials auf die Bahn des Führungswerkzeuges haben, ebenso berücksichtigt werden wie die Wirkung des sehr komplexen, von der Strangpresse ausgehenden Temperaturfeldes auf das Messverhalten des Lasertrackers.

 

Videos der Vermessungsarbeiten

Die folgenden Videos zeigen einige der Testfahrten des Roboters. Zudem wird hier ein am GIK entwickelter nachführender Reflektor vorgestellt. Dieser erlaubt es, noch größeren Verschwenkungen des Führungswerkzeuges zu folgen, als dies mit einem Cateye-Reflektor möglich ist.

Robotervermessung - Clip

 

Kurzfilm über Robotervermessung.

 

 

Publikationen zum Thema

Herrmann, C.; Hennes, M. (2010): Positioning and Synchronization of Industrial Robots. Proceedings of the 2010 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN), Mautz, R.; Kunz, M. and Ingensand, H. (eds.), IEEE Xplore, p. 436-440.

Herrmann, Ch.; Hennes, M.; Juretzko, M.; Schneider, M.; Munzinger, Ch. (2010): Positionierung und Synchronisation von kooperierdenden Robotern. Festschrift zur Verabschiedung von Günter Schmitt. S. 129-134.

Herrmann, C.; Hennes, M.; Juretzko, M.; Munzinger, C.; Schneider, M. (2010): Positioning and Synchronzation of Industrial Robots. Proc. to International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, Sept. 15-17, 2010, ETH Zurich, CH

Juretzko, M.; Hennes, M. (2008): Monitoring of the spatiotemporal movement of an industrial robot using a laser tracker. Proc. To 1st Conf. Machine Guidance & Control, June 24-26, 2008, Zurich, CH.

Hennes, M. (2008): Measuring the motion - Synchronizing a laser tracker for high- accuracy handling tasks. Proc. to CMSC, Charlotte (NC), 22.-25.7.2008, p 23-28.

Juretzko, M.; Hennes, M.; Schneider, M.; Fleischer, J. (2008): Überwachung der raumzeitlichen Bewegung eines Fertigungsroboters mit Hilfe eines Lasertrackers. In: Allgemeine Vermessungsnachrichten (AVN), Heft 5/2008, S. 171-178.

Fleischer, J.; Hennes, M.; Munzinger, C.; Köhler, G.; Juretzko, M.; Schneider, M. (2008): Genauigkeitsuntersuchungen an einer fliegenden Abtrennvorrichtung. In: VDI-Z, Heft (5/2008), S.71-73.

 

Arbeitsgruppe

Dr.-Ing. Manfred Juretzko

Dipl.-Ing. Christoph Herrmann

 

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Christoph Herrmann