Industrie & Technik

Höhere Präzision für Industrieroboter

21.08.2019 - Roboter arbeiten mit einer kamerabasierten Positioniermethode genauer.

Um die technische Funktion, Haptik und Optik von Werkstücken wie Interieur-Bauteilen im Auto­mobilbau zu beeinflussen, werden große Flächen mit dem Laser strukturiert. Damit die Form gleichmäßig mit sich wieder­holenden Mustern und Texturen versehen werden kann, muss das Lasersystem bei jeder Wiederholung präzise positioniert werden. Das Fraunhofer-Institut für Produktions­technologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit seinen Partnern im Forschungs­projekt RoboTex ein intelli­gentes System entwickelt, das große Flächen anhand eines kommerziell erhältlichen Industrie­roboters hochpräzise mit dem Laser strukturieren kann.

Die Investitions­kosten in eine konventionelle Anlage für das großflächige Laser­strukturieren übersteigen schnell eine Million Euro. Rund achtzig Prozent günstiger sind Industrie­roboter, die bisher jedoch aufgrund ihrer unzureichenden Positionier­genauigkeit für das Laser­strukturieren ungeeignet schienen. Die Aachener Ingenieure kompensieren die systembedingten Ungenauig­keiten des Roboters durch eine kamera­basierte, intelligente Positionier­methode.

Zuerst werden mit dem Laser auf der zu struk­turierenden Oberfläche Markierungen eingebracht, die später als Ankerpunkte für die Textur dienen. Der Roboter muss nun für das Struk­turieren den Laser an die richtige Stelle bewegen. Hierbei wird die Ungenauig­keit des Roboters toleriert und die Abweichung von der geplanten Position anhand einer integrierten Kamera erkannt, die sowohl die Markierungen als auch die Struktur­bereiche identifiziert. Mit diesen Infor­mationen wird die abweichende Position des Roboters bereits vor der Struk­turierung bestimmt und kann über eine adaptive Bahnplanung korrigiert werden, sodass die Oberfläche nahtlos strukturiert wird. Die anfangs eingebrachten Markierungen verschwinden Schicht für Schicht durch die Struk­turierung des Lasers.

Das neue System befähigt den Industrie­roboter, großflächig und hochpräzise mit dem Laser zu strukturieren, ganz ohne den zusätzlichen Einsatz kosten- und wartungs­intensiver Technik. So gelingt es den Partnern, ein Großraum­lasersystem zu entwickeln, das gegenüber konven­tionellen Systemen nicht nur robuster, sondern auch kosten­günstiger ist.

Das neue System lässt sich in das vom Fraunhofer IPT entwickelte Multi-Technology Robot System for Adaptive Manu­facturing MIRA integrieren. MIRA bündelt mehrere Fertigungs­technologien wie das Bohren, Polieren oder Schleifen mittels einer Adapter­platte am Roboterkopf in einer einzigen laser­geschützten Roboterzelle. Dadurch lassen sich verschiedene Fertigungs­technologien in einem einzigen hybriden Fertigungs­system integrieren und so Rüst- und Nebenzeiten erheblich reduzieren. Neben den verschiedenen Fertigungs­technologien ist ein 3D-Digita­lisierungssystem integriert, durch das sich die Qualität der einzelnen Fertigungs­schritte ohne Umspannen überprüfen lässt. Der Industrie­roboter ist auf einer Linearachse befestigt, wodurch sich die gesamte Aufspannfläche von zehn Quadrat­metern ausnutzen lässt.

Fh.-IPT / JOL

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