Geodätisches Institut (GIK)

Dynamische Kalibrierung mit Lasertrackern

State of the art

Die zurzeit eingesetzten Messmitteln im Bereich der Kalibrierung von großen WZM oder Robotern sind entweder von ihrem Messvolumen her ungeeignet, um große kinematische Bewegungen zu erfassen, oder die Messmittel sind nicht für die Erfassung kinematische Bewegungen von Robotern und WZM vorgesehen.

 

Ziel

Ziel des Projektes ist die Erfassung dynamisch bedingter Bahnabweichungen von großen Werkzeugmaschinen (WZM) und Robotern. Diese sollen mittels Lasertrackern zur Kalibrierung und Kompensation von Positionsabweichungen im kinematischen Betrieb erfasst werden. Auf Grund dynamischer Effekte der WZM und Robotern kann diese Bestimmung nicht bei Stillstand erfolgen.

In diesem Projekt soll ein Modell zur Bestimmung der Messunsicherheiten kontinuierlich erfasster Bahnkurven mit Lasertrackern entwickelt werden. Hierzu wird unter anderem das Prüfsystem Ti4CalibS (Time-referenced 4D test and Calibration System) genutzt und weiter entwickelt.

 

Stand der Arbeit

In Kooperation mit dem WZL in Aachen wird ein Modell zur Auswertung statischer Messungen nach der Monte-Carlo Methode entwickelt, das auf ray tracing basiert und Umgebungseinflüsse berücksichtigt. Dieses Modell wird mittels Vergleichsmessungen gegen ein Multilaterations-KMG, das aus vier Laser Tracern besteht, evaluiert und mit zusätzlichen Parametern zur Berücksichtigung von kinematischen Effekten erweitert.

Die Bestimmung der Messunsicherheit kontinuierlich erfasster Bahntrajektorien von Robotern soll durch die statistischen Eigenschaften der Roboterbewegung und des Lasertrackers erfolgen. Für die Auswertung einer simultan beobachteten Trajektorie mit mehreren Trackern (vgl. Abbildung) muss die Delay-Zeit zwischen den Trackern bekannt sein. Zur Abschätzung dieser Delay-Zeit wurde ein alternatives Auswertemodell für das System Ti4CalibS (Time-referenced 4D test and Calibration System) entwickelt.

 

Außeruniversitäre Kooperation

Innerhalb des Forschungsbereichs Kinematische Vermessung wird das Projekt „Bestimmung der Messunsicherheit mit Lasertrackern erfasster Bahnkurven für die Kalibrierung dynamischer Bewegungen von Robotern und großen Werkzeugmaschinen“ durch die DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft, HE 5213/4-1) gefördert. Die Bearbeitung des Projekts erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen, wo die Aufgabe für das Messmittel iGPS bearbeitet wird.

 

Roboter Tracker

 

Literatur

Ulrich, T. [2016]: Uncertainty Modelling of High-precision Trajectories for Industrial Real-time Measurement Applications (Link zum PDF)
 

Ulrich, T.; Irgenfried, S. [2014]: Uncertainty Estimation for Kinematic Laser Tracker Measurements Incorporating the Control Information of an Industrial Robot
In: Proceedings of International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, Busan/Korea, 27.-30.10.14 (reviewed IEEE Xplore)

 

Ulrich, T. [2014]: Bestimmung und Optimierung kinematischer Messunsicherheiten von Trajektorien am Beispiel des Lasertrackers, Proc. Kurs f. IngVerm. 2014 (reviewed)

 

Ulrich, T. [2013]: Uncertainty estimation and multi sensor fusion for kinematic laser tracker measurements, Metrologia 50. S.307–317 (reviewed)

 

Ulrich, T. [2012]: Uncertainty Estimation for Kinematic Laser Tracker Measurements
Proceedings of International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, Sydney/Australien, 13.-15.11.12 (reviewed IEEE Xplore)

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