Messsystem für maschinelles Werfen und Fangen : Realisierung eines drahtlosen Sensorsystems zur Messung der Kräfte an maschinell geworfenen und gefangenen Objekten

Abstract

Flexibilität ist in vielen Bereichen wichtig und wird auch in zunehmendem Maße in Produktionsprozessen benötigt. Um traditionelle, starre Produktionslinien flexibler zu gestalten, gibt es den Ansatz, den Warentransport innerhalb der Fabrik der Zukunft, durch Werfen und Fangen zu erledigen. Dabei ist ein sanfter Transport der Gegenstände notwendig.<br />In dieser Arbeit wird der Entwurf und die Realisierung eines Messsystems zur qualitativen Bewertung von maschinellen Wurf- und Fangvorgängen erläutert. Durch das Messsystem wird ein direktes Feedback der auftretenden Kräfte für die Entwicklung von Wurf- und Fangsystemen gegeben. Dies ist ein weiterer Schritt zur Realisierung des Transports durch Werfen und Fangen. Beginnend bei den physikalischen Gegebenheiten und den Grundlagen der benötigten Komponenten, wird ein, in einem Ball integriertes, drahtloses Messsystem Schritt für Schritt entwickelt. Das hier präsentierte System zur Messung der auftretenden Kräfte direkt im Objekt, bietet für die Beschleunigungen einen Messbereich von 16g in allen drei Raumrichtungen. Dank energiesparender Komponenten kann es bis zu neun Stunden durchgehend in Betrieb sein. Das Sensorsystem kann durch seine geringe Größe, seine modernen Sensoren und die Fusion der Sensordaten, auch als Startpunkt für weitere Messsysteme dienen. Diese könnten auch in anderen Anwendungsgebieten, etwa der Bewegungsanalyse von Menschen, von Nutzen sein. Weiters kann das entwickelte Messsystem auch an andere Wurfobjekte angepasst werden und in diesen Aufschluss über die auftretenden Kräfte liefern.<br />

Flexibility is important in many areas and is also increasingly required in production processes. In order to make traditional, rigid production lines more flexible, there is the approach to carry out the transportation of goods, in the factory of the future, by throwing and catching. Thereby a gentle transport of the objects is necessary. In this work the development process and implementation of a measurement system for the qualitative evaluation of mechanical throwing and catching processes is presented. Through this a direct feedback of the occurring forces is available for the development of throwing and catching systems. This is a further step towards the realisation of transport-by-throwing. Starting with the basic physical principles and the foundation of the required components a built-in, wireless measurement system in a ball is developed step by step. The system measures the forces directly in the object and provides a measurement range of 16g for the acceleration in all three spatial directions.<br />Thanks to the energy-savings components continuous operation can be maintained for up to nine hours. Due to the small size, its modern sensors and the sensor data fusion the presented system can also be used as starting point for further developments. These could also be used in other application areas, such as motion analysis of humans. Furthermore, it can be adapted to other objects to provide insight into the occurring forces while throwing them.