Browsing by Author "Gläser, Andreas"

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Modulares System zur Automatisierung hochgenauer geometrischer Positionierung und Bahnführung im Bauwesen
(2007) Gläser, Andreas; Möhlenbrink, Wolfgang (Prof. Dr.-Ing.)
Die Planung größerer Bauvorhaben ist ohne eine Unterstützung durch CAD (Computer Aided Design) nicht mehr vorstellbar. Gleiches gilt auch für die industrielle Fertigung. Dort aber haben sich in den letzten Jahren die Produktionsprozesse dahingehend weiterentwickelt, dass der CAD gestützten Planung eine CAM (Computer Aided Manufacturing) gestützte Produktion folgt. Dies bedeutet, dass der Produktionsprozess auf Basis der digitalen Planungsdaten computergestützt und somit weitestgehend automatisiert abläuft. So kann eine hohe Qualität bei sinkenden Kosten erzielt werden. In der Bauindustrie kommt die Einführung von CAM gestützten Produktionsprozessen hingegen nur langsam voran. Dies liegt sicherlich u.a. besonders an der Individualität jeder einzelnen Baustelle. Abgesehen von einigen Beispielen im Tunnelbau und im japanischen Hochbau beschränkt sich der Einsatz von CAM-Techniken auf die Fertigung langgestreckter Geometrien im Verkehrswegebau oder flächenhafter Bodenbearbeitungen. In dieser Arbeit wird ein modulares system vorgestellt, dass neben der geometrischen Führung von Baumaschinen auch automatisierte Verfahren für Absteck-, Ausricht- und Positionierungsaufgaben von Bauteilen und Maschinen ermöglicht. Da die Anwendungen sehr individuell sind, besteht das System in erster Linie aus einem Basis-System und einer Toolbox mit Soft- und Hardwarekomponenten. Aufgrund definierter Schnittstellen lassen sich mit Hilfe der Toolbox sehr schnell und komfortabel verschiedene Automatisierungssysteme realisieren, um für die jeweilige Anwendung einsetzbar zu sein. Im Folgenden werden Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen (Standardabweichung < 1cm) betrachtet, die einer Integration von Robot-Tachymetern als Positionssensoren in das Automatisierungssystem bedürfen. Dies hat aufgrund der relativ geringen Abtastrate und der vorhandenen Totzeit von Robot-Tachymetern Auswirkungen auf den Entwurf der Regelkreise eines automatischen Führungs-Systems. Dieser Aspekt wird in dieser Arbeit besonders betrachtet, da er eine Kernfunktionalität des Automatisierungssystems darstellt. Die erarbeiteten genauigkeitsbegrenzenden Faktoren beim Einsatz von Robot-Tachymetern im Bauprozess sind dabei genauso von entscheidender Bedeutung wie die Entwicklung einer vollautomatischen Stationierung des Tachymeters. So kann dieser komplexe Sensor optimal in den Baubetrieb integriert werden. Dies trägt zusammen mit dem breiten Anwendungsspektrum des modularen Positionierungs- und Führungssystems entscheidend dazu bei, dass die Akzeptanz dieser Automatisierungslösung auf der Baustelle erhöht wird. Zur Steigerung der Maschinenführungsqualität werden in dieser Arbeit Verfahren und Methoden erarbeitet, die der Zusammenführung von Fachwissen aus den Disziplinen der Systemtheorie, der Regelungstechnik und der geodätischen Messtechnik bedürfen. Das modulare Führungssystem wird prototypisch mit LabView® realisiert und im Experiment mit einem Modell-Lkw (Maßstab 1:14) erfolgreich getestet.