Kollaborierende Robotersysteme

100-Prozent-Kontrolle: schnell und berührungslos

Seit Jahren ist der Trend hin zu einer Hundert-Prozent-Kontrolle in der Produktion ungebrochen. Wirtschaftlich ist eine Komplettprüfung aber in vielen Fällen nur, wenn sie auch vollständig automatisiert erfolgt und fehlerhafte Bauteile zudem möglichst schon am Anfang einer Wertschöpfungskette identifiziert werden.

Sensorik auf Basis bildgebender, optischer Verfahren hat hier entscheidende Vorteile gegenüber der in Mess- und Prüflaboren praktizierten taktilen Messtechnik. Installiert am Roboterarmen nehmen optische Sensoren jeden Prüfling schnell und berührungslos ins Visier – unabhängig davon, ob der Sensor oder der Prüfling bewegt wird.

Entscheidend: das perfekte Zusammenspiel von Sensorik und Handlingsystem

Die Performance eines Inline-Mess- oder Prüfsystems hängt wesentlich vom Zusammenspiel von Sensorik und Handlingsystem ab.

In den vergangenen Jahren haben zunehmend kollaborierende Robotersysteme Einzug in die Produktion gehalten. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Systeme bewegen sich relativ langsam und stoppen sogar bei Berührung, so dass ihr Betrieb auch ohne Schutzzaun möglich ist. Allerdings sind die Lasten, die solche Systeme tragen können, und ihre Stabilität begrenzt – das stellt ganz neue Anforderungen an die Sensorik.

Sensorköpfe müssen heute kleiner und leichter, d. h. kompakter designt werden. Die Stromversorgung für Beleuchtung, Kameras und ggf. sensorinterne Aktorik sowie Datenschnittstellen muss mit einem Minimum an schleppkettentauglichen Kabeln auskommen. Idealerweise kann durch Verwendung von Akkus und Funkübertragung komplett auf Kabel verzichtet werden – ähnlich wie heute schon z. B. beim Einsatz in Bearbeitungszentren.

Gefragt: intelligente Regel- und Auswertestrategien

Eine oft übersehene Herausforderung besteht darin, trotz der ungewollten Eigenschwingung solcher kollaborierender Roboterarme sehr präzise zu messen. Fraunhofer IPM entwickelt Messverfahren dahingehend weiter, dass die Eigenbewegungen des Handlingsystems ohne Einfluss auf die gemessenen Daten bleiben – und zwar ganz gleich, ob Sensor oder Prüfling bewegt werden.

Die Lösung sind intelligente Regel- und Auswertestrategien, die Störungen erkennen und aus den Datensätzen herausfiltern oder proaktiv gegensteuern. Dazu müssen die kiloschweren Roboterarme mitsamt dem Sensor oder Prüfling nicht zwingend in ihrer Position korrigiert werden. In vielen Fällen ist es einfacher und eleganter, beim Sensor selbst anzusetzen. Ist beispielsweise bekannt, wie stark sich der Roboterarm zwischen zwei interferometrischen Messungen bewegt hat, ist es ein Leichtes, die Weglänge im Interferometer durch Bewegung eines kleinen, nur wenige Gramm schweren Spiegels zu kompensieren.

Da wir selbst keine Handlingsysteme entwickeln, streben wir beständig nach innovativen Ansätzen und Produkten sowie Partnerschaften, um das Zusammenspiel zwischen state-of-the-art Sensorik und Handling zu perfektionieren. Dabei setzen wir u. a. auf die Etablierung moderner, standardisierter Schnittstellen wie OPC-UA.