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Start date: 2000End date: 2019Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und FertigungseinrichtungenInstitute: search.filters.UBSInstitut.Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)Subject: search.filters.subject.670

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    ItemOpen Access
    Aufnahme und Nachbearbeitung von Bahnen bei der Programmierung durch Vormachen von Industrierobotern
    (2011) Meyer, Christian; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing.)
    Industrieroboter werden vornehmlich in der Großindustrie eingesetzt, dort stehen sie seit Jahrzehnten für flexible Automatisierung auf höchstem Niveau. Kleine und mittlere Unternehmen aber haben Probleme, Industrieroboter einzusetzen, da sie in anderen Losgrößen arbeiten und andere Infrastrukturmöglichkeiten haben. Sie stecken häufig in einer Automatisierungszwickmühle, sie müssen rationalisieren, können die in Großbetrieben etablierten Methoden aber nicht anwenden. Um dieses Defizit zu mindern, wurde ein Verfahren zur schnellen und intuitiven Programmierung von Industrierobotern entwickelt. Das Verfahren wurde an der Beispielanwendung MAG-Schweißen verifiziert. Die Interaktion mit der Schweißroboterzelle wird dabei multimodal vom Prozessexperten, dem Schweißer, vorgenommen. Mittels Programmierung durch Vormachen kann der Schweißer den Roboter entlang der zu schweißenden Nähte verfahren, eine Kraftregelung führt den Roboter dahin, wo der Bediener ihn hindrückt. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der dann folgenden Nachbearbeitung der Bahn. So wurde ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt, die aufgenommenen Bahndaten zu komprimieren und Geometrieprimitive zuzuweisen. Die Kompression nutzt den Douglas-Peucker-Algorithmus, für das Mapping der Daten werden entsprechende Kriterien erstellt. Verschiedene Kombinationen von Algorithmen wurden implementiert und verglichen. Der zweite Entwicklungsschwerpunkt lag in der Verbesserung der manuell aufgenommenen Bahn auf der Basis lokaler Werkstückgeometrie. Diese Geometriedaten bestehen aus einer Punktewolke, die mit einem Laserscanner aufgenommen werden kann. Zwei Verfahren zur Auswertung wurden entwickelt, ein auf den einzelnen Scanlinien basierendes Verfahren zur Optimierung der Bahn, sowie ein Verfahren zur Flächenrückführung, basierend auf einem Region Growth Ansatz. Die entwickelten Verfahren und Algorithmen bei einem KMU getestet. Dort wurde einerseits sichergestellt, dass das Robotersystem reale Bauteile fertigen kann, andererseits wurden Programmiertests mit Mitarbeitern der Firma durchgeführt. Die Testläufe zeigten, dass die Referenzbauteile mit dem entwickelten Programmierverfahren gefertigt werden können und die Ziele der Arbeit, die Vereinfachung der Programmierung und die Verkürzung der Programmierzeit, erreicht wurden.
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    ItemOpen Access
    Entwurfsmuster für den Aufbau von Baukästen für das Funktionale Engineering
    (2015) Buck, Raphael; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)
    Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus bewegen sich heute in einem stark globalisierten Markt, was zu einem hohen Wettbewerbsdruck führt. Daher setzen viele Unternehmen heutzutage neben Innovation, Energieeffizienz und Qualität immer mehr auf die Individualisierung ihrer Produkte, um dem Kunden die für ihn optimale Lösung anbieten und dadurch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erreichen zu können. Die Individualisierung von Maschinen und Anlagen führt in den Unternehmen jedoch zu einer erhöhten Komplexität, was sich vor allem im Engineering-Bereich deutlich zeigt, wo explodierende Kosten, Qualitätsprobleme und verlängerte Projektlaufzeiten zu beobachten sind. Diesen Problemen versuchen viele Unternehmen mit baukastenbasierten Funktionalen Engineering Systemen (FES) entgegenzuwirken. Durch Modularisierung und Wiederverwendung von mechatronischen Komponenten ist es möglich, variantenreiche Maschinen und Anlagen zu konfigurieren und Daten und Projektunterlagenautomatisch zu generieren. Die Erstellung der Baukästen für FES ist jedoch zeit- und kostenintensiv. Zudem finden viele Engineering-Prozesse nicht mehr zentral in einem Unternehmen statt, sondern werden firmenübergreifend in Kooperationen hoch spezialisierter Zulieferer und Dienstleister abgewickelt. Für die reproduzierbare Erstellung leicht zu wartender Baukästen wurde deshalb in dieser Arbeit ein Katalog aus mechatronischen Entwurfsmustern erarbeitet. Um Optimierungspotenziale in vorhandenen Baukästen transparent und die Anwendung der entwickelten Entwurfsmuster messbar zu machen, wurden Metriken zur Analyse von FES-Baukästen ermittelt, die in Form eines "Model-Analysers" umgesetzt wurden. Die mechatronischen Entwurfsmuster wurden zum einen benutzt, um Konzepte für firmenübergreifend wiederverwendbare Basisbaukästen zu entwickeln, womit sich Aufwände bei der Erstellung von Baukästen reduzieren lassen. Zum anderen wurden mit Hilfe dieser Entwurfsmuster Konzepte erstellt, um den Einsatz von FES in Kooperationen zwischen Firmen zu ermöglichen.