Optische Sensorsysteme zur On-line-Führung von Industrierobotern

Zur wirtschaftlichen und flexiblen Automatisierung von Bear beitungsvorgangen wie Schleifen, Lackieren, Kleben, Entgraten, SchweiBen oder Abdichten ist der Einsatz numerisch bahngesteu erter Industrieroboter erforderlich. Urn bei immer kurzeren Fertigungszeiten gleichbleibende oder sogar steigende Quali tatsanforderungen zu erfullen, ist die Kontrolle und Regelung technologischer GraBen notwendig. Daruberhinaus mussen auch geometrische GraBen, wie beispielsweise die vorhandenen Lage und Formtoleranzen jedes einzelnen Werkstucks erkannt, be rucksichtigt und kompensiert werden. Die Anpassungsfahigkeit der Bewegungsbahn eines Industriero boters an die speziellen Gegebenheiten wird wesentlich von den zur Verfugung stehenden Moglichkeiten zur Bahnprogrammie rung mitbestimmt. Bis heute erfolgt die Programmierung einer Bahn in der Regel punktweise im sogenannten Teach-In-Betrieb /1/. Wahrend der Abarbeitung eines Programmes wird zwischen den vorgegebenen Stutzpunkten eine Bewegungsbahn mit Hilfe von Interpolationsalgorithmen generiert. Die Moglichkeit einer werkstuckspezifischen Bahnkorrektur besteht dabei nicht. Urn - MaBabweichungen innerhalb einer Serienfertigung durch individuelle Beeinflussung der programmierten Bewegungs bahnen zu kompensieren, - eine Reduzierung des Programmieraufwandes zu erreichen, - Werkstucke zu vermessen, oder nach erfolgter Bearbeitung - eine umfassende Qualitatskontrolle durchzufuhren, sind "intelligente", anpassungsfahige Sensorsysteme erforder lich. Sie bestehen aus MeBwerterfassungs- und MeBwertaufberei tungskomponenten. Nachfolgend wird zur Erfassung bzw. zur Da tengewinnung ein MeBkopf oder ein MeBsystem und zur Aufberei- - 1- tung ein Sensorrechner eingesetzt. Die Aufgabe des Rechners besteht darin, fUr die nachgeschaltete Robotersteuerung genau diejenigen GroBen zu berechnen und bereitzustellen, die zur Generierung angepaBter Bearbeitungsprogramme notwendig sind. Bei der Auswahl der Komponenten mUssen die Randbedingungen der MeBaufgabe berUcksichtigt werden.

Inhalt
Formelzeichen, Abkürzungen.- 1 Einleitung.- 2 Meßproblematik beim Einsatz verschiedenartiger Meßsysteme.- 2.1 Roboterfeste integrierte Meßsysteme zur Lageerkennung.- 2.2 Raumfeste, maßstäblich abbildende Meßsysteme.- 2.3 Robotergeführtes Abstandsmeßsystem.- 2.4 Ziel dieser Arbeit und Vorgehensweise.- 3 Anforderungen an ein optisches Sensorsystem.- 3.1 Anforderungen an das Meßverfahren.- 3.2 Anforderungen an den Meßkopf und den Sensorrechner.- 4 Eignung optischer Meßverfahren und Lichtablenker für den Einsatz an Industrierobotern.- 4.1 Übersicht der wichtigsten optischen Meßverfahren.- 4.2 Auswahl und Aufbau der Einzelkomponenten einer Triangulationsmeßeinheit.- 4.3 Steuerung des Meßorts.- 5 Meßaufgaben und Lösungswege.- 5.1 Abstandsmessung.- 5.2 Orientierungsmessung.- 5.3 Profilmessung.- 5.4 Profilbildauswertung mit Orientierungsmessung.- 6 Aufbereitung der Meßdaten und Verarbeitung in der Robotersteuerung.- 6.1 Transformation der Sensorkoordinaten.- 6.2 Verarbeitung der Meßdaten in der Robotersteuerung.- 7 Realisierung eines optischen Robotersensorsystems.- 7.1 Entwicklung der Auswerteelektronik.- 7.2 Aufbau des Meßkopfs.- 7.3 Aufbau des Sensorrechners.- 7.4 Grenzen des realisierten Sensorsystems bei der Spurverfolgung.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- Schrifttum.