Konzeptionierung einer wandlungsfähigen Fertigungszelle

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Messsystem zum Koordinatensystemabgleich eines Industrieroboters entwickelt. Die Notwendigkeit zur Durchführung eines derartigen Koordinatensystemabgleichs ergibt sich dabei aus der Definition des Begriffs der Rekonfigurierbarkeit als Teilaspekt der Wandlungsfähigkeit.<br />Demnach ist eine flexible rekonfigurierbare Anordnung von Produktionseinheiten nur möglich, sobald diese eine genau definierte Position und Orientierung innerhalb des Fertigungssystems besitzen.<br />Insbesondere gilt dies für Roboter, die Handhabungstätigkeiten durchzuführen haben und damit eine zentrale Schnittstellenfunktion erfüllen. Dahingehend muss im Falle einer Repositionierung des Roboters die Position und Orientierung des Roboterbasiskoordinatensystems bezüglich eines Referenzkoordinatensystems messtechnisch erfasst und festgelegt werden. Damit ist es möglich, in der Robotersteuerung ein Basiskoordinatensystem zu hinterlegen, das als Bezugssystem für die im Zuge eines Bewegungsprogramms anzufahrenden Roboterposen herangezogen werden kann und darüberhinaus unabhängig von der Position und Lage des Roboterstandfußes ist. Im Verlauf der Arbeit wird das dafür notwendige Messsystem sukzessive entwickelt, indem zunächst ein geeignetes Messkonzept mit zugehöriger Koordinatentransformation ausgearbeitet wird. Mit Hilfe eines den Anforderungen des Messkonzepts entsprechend ausgewählten Messsensors und unter Kenntnis des Messablaufs wird anschließend eine Evaluierung der Genauigkeit des Messsystems durchgeführt. Ein abschließender Vergleich mit den Messergebnissen zeigt, dass die realisierte Wiederholgenauigkeit des Messsystems höher als die im Vorfeld berechnete Genauigkeit ist. Nach Analyse der Messergebnisse muss jedoch auch konstatiert werden, dass die realisierbare Genauigkeit des Koordinatensystemabgleichs maßgeblich von der Wiederholgenauigkeit des Roboters abhängt. Darüberhinaus muss angemerkt werden, dass mit dem vorliegenden Messsystem kein absolutgenauer Koordinatensystemabgleich durchgeführt werden kann. Daher wird in der Schlußbetrachtung der Arbeit darauf hingewiesen, dass eine Steigerung der Absolutgenauigkeit des Roboters nur realisiert werden kann, wenn eine entsprechende umfassende Roboterkalibrierung, unter Berücksichtigung sämtlicher Fehlereinflüsse, durchgeführt wird.<br />

The purpose of this work is to develop a measuring system for adjusting the robot coordinate system in reference to a target coordinate system. The need for conducting such an adjustment can be derived from the definition of the term reconfiguration which is a partial aspect of the term adaptability. According to that definition, a flexible and reconfigurable arrangement of production units is only possible when they have an exactly defined position and orientation within the borders of the production system. In particular this applies for robots which have to perform handling operations. In case of a robot reconfiguration, the position and orientation of the base coordinate system of the robot has to be adjusted and defined in reference to a target coordinate system. The resulting new robot coordinate system can be deposited in the robot control system. In course of this work, the needed measuring system is being developed by elaborating an appropriate measuring concept and the related coordinate transformation algorithm.<br />An evaluation of the accuracy of the measuring system can be conducted after an appropriate measuring sensor has been selected. A final comparison with the measuring results shows that the accuracy of the implemented measuring system is higher than the calculated accuracy.<br />Indeed it has to be marked that the accuracy of the conducted adjustment depends on the repetitive accuracy of the robot. Furthermore it has to be noted that the implemented measuring system does not allow making a statement about the absolute accuracy of the conducted adjustment. At the end of the work it is pointed out that the absolute accuracy of the robot can only be increased when a comprehensive robot calibration, considering the imperfection of the robot structure, is conducted.