Weiterentwicklung von Konzepten zur ökonomischen Industrieroboterkalibrierung in Bezug auf ein Basiskoordinatensystem

Allgemeine Infos

Studienort

Hochschule: Hochschule Mainz

Studiengang: Geoinformatik und Vermessung (Bachelor)

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs

Partnerunternehmen

Firmenname: sigma3D GmbH

Standort: 55130 Mainz

Betreuer: Heiko Paluszek und Martin Lux M.Sc.

Thema und sonstige Infos

Titel: Weiterentwicklung von Konzepten zur ökonomischen Industrieroboterkalibrierung in Bezug auf ein Basiskoordinatensystem“

Verfasser: Jan-Niklas Weis

Bearbeitungs-Zeitraum: 18.06.2018 bis 27.08.2018

Grundlagen

Problemstellung & Zielsetzung

  • Base: Transformation von Roboterstandpunkt zum Werkstück
  • Tool: Transformation von Roboterendpunkt zum Bearbeitungspunkt eines externen Werkzeugs
  • Hohe Stillstandzeiten bei der Produktion
  • Ökonomisches Messkonzept wird gesucht
  • Base und Tool werden getrennt bestimmt
  • Keine Kontrolle der Base-Bestimmung
  • Unbekannter Einfluss verschiedener Werkzeuggewichte
  • Ökonomisches Messkonzept
  • Simultane Bestimmung von Base und Tool
  • Zuverlässige und Signifikante Kontrolle der Base-Parameter
  • Untersuchung des Gewichtseinflusses auf die Base
  • Untersuchung verschiedener Messkonfigurationen
  • Punktanzahl, Posenverdrehung, Punktverteilung, Lage des TCP
  • Konstruktion einer Anhängevorrichtung zur Gewichtssimulation
  • Untersuchung verschiedener Gewichtskonstellationen
  • Versuche zur Base-Kontrolle
  • Testen neuer Ideen zur Bestimmung der Base

Ergebnis

Messkonzept: 10-Punkte-Methode

Abb.1: 10-Punkte-Methode


Im ersten Teil der vorliegenden Bachelorarbeit wurden verschiedene Konfigurationen für die Passpunkte zur Lösung der Base und des Tools mittels OpenIndy Plug-in "RoboCalc" getestet


Anhand der Ergebnisse wurde das bestehende Messkonzept ergänzt und auch validiert. Dabei ergaben sich interessante Erkenntnisse vor allem bezüglich Punktanzahl und Punktverteilung.

Verglichen werden die simultan erhaltenen Ergebnisse von Base und Tool mit wenige Zenhtel Millimeter genauen Referenz-Daten. Ein guter Workflow zur Base-Kontrolle wurde ebenfalls gefunden.

Optimierung der 10-Punkte-Methode

Messkonzept: Kinematische Base

Abb.2: Messprinzip Kinematische Base


Im Zuge der Messungen wurde eine neue Strategie zur Bestimmung der Base erdacht. Trotz guter Durchführbarkeit und Genauigkeit liegt ihr größter Nachteil in der Notwendigkeit eines bestimmten Tools.

Die Vorgabe einer simmultanen Bestimmung konnte deshalb nicht eingehalten werden. Jedoch stellt die Methodik eine gute Alternative zu anderen behandelten Methoden dar, die ebenfalls ausschließlich die Base bestimmen.

Entwicklung eines Messkonzepts zur Base-Bestimmung

Gewichtseinfluss

Abb.3: Verschiedene Gewichtskonstellationen


Zum Schluss der Arbeit wurde untersucht, welche Rolle verschiedene Werkzeuggewichte bei der Industrieroboterkalibrierung spielen. Der Einfluss war vielen Anwendern nicht bekannt und die erzielten Erkenntnisse sollen zur Aufklärung beitragen.

So ergaben sich gravierende Abweichungen bei Nichtbeachtung der korrekten Tooldaten. Ihre Bestimmung und Eingabe ist deshalb zwingend zu empfehlen.


Detektion des Gewichtseinflusses auf die Base
Alle Ergebnisse müssen in Abhängigkeit zum benutzten Industrieroboter gesehen werden. Beim verwendeten Industrieroboter handelte es sich um einen absoltgenauen mit High Accuracy-Eigenschaft. Genaue Informationen hierzu erhalten Sie bei der Kuka AG.

Copyright © 2018 Jan-Niklas Weis