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18 Digitalisierte Fertigung der CAD-Konstruktionssoftware (Rhinoceros3D) zur Auftragsdatenübernahme   11.2019 umfasst dies auf systemtechnischer Ebene vor allem den Aufbau von Schnittstellen zur Verwendung komplexer Bahnplanungs- (Moduleworks) beziehungsweise Bahnanpassungsalgorithmen (Robotized) sowie der NC-Steuerung der Roboterzelle (Riexinger, IfW, ISW). Letztere werden zur Übertragung erstellter NC-Programme und Werkzeugdaten sowie zur Rückführung der erfassten, aktuellen Spannlage (Faro) für Bahnanpassungen und NCProgrammerstellung (Robotized) eingesetzt. Aus Sicht der Mitarbeiterunterstützung werden Benutzerschnittstellen geschaffen, die einen digitalen Austausch von fertigungsrelevanten Informationen zwischen Stationen umsetzen und so jederzeit aktuelle Informationen über den Zustand der Auftragsbearbeitung und die zur Bearbeitung heranzuziehenden Auftragsdaten bereitstellen können. Außer einer effektiveren Ausführung der stationsweise durchzuführenden Tätigkeiten wird auf diese Weise auch die Planungssicherheit erhöht, die zu deutlich geringeren Zahlen an Ausschuss und Anlagenausfällen führen soll. Innovative optische 3-D-Messtechnik Soll ein Roboter Teile bearbeiten oder handhaben, muss er für diese Aufgabe zunächst wissen, wo sich das zu bearbeitende Teil befindet und wie es positioniert ist. Im Rahmen des Projektes sollen auch Einzelstücke automatisch gefertigt werden. Bei sehr kleinen Losgrößen ist es jedoch nicht praktikabel, eine je individuelle Aufnahme zu fertigen. Die Genauigkeit der Positionierung bei der manuellen Zuführung der Teile reicht aber nicht aus, dass der Roboter die nachfolgenden Arbeitsschritte präzise, sicher und effizient ausführen kann. Daher ist es hilfreich, wenn der Roboter Position und Orientierung der Teile selbst erkennt. Die Aufgabe, dem Roboter das ,Sehen‘ zu ermöglichen, übernimmt im Projekt ein neuartiger 3-D-Sensor, der Faro Dynamic Machine Vision Sensor (Faro DMVS). Die präzise, automatische Lokalisierung mit dem Faro DMVS ersetzt das noch immer verbreitete, aber ungenaue und langwierige manuelle Eintrainieren der Position der Teile. Der Sensor wird dafür auf dem Roboter montiert und die relative Lage zwischen Sensor und Werkzeug vermessen. Der Faro DMVS tastet dann mit 70 Hz die Oberflächen des Werkstücks dreidimensional mit einem Laserpunktmuster ab, das von zwei Kameras aufgenommen wird. Die Abtastung durch den Sensor kann auch in der Bewegung erfolgen. Er erfasst verschiedenste, üblicherweise herausfordernde Oberflächen (schwarz, glänzend) und Mischungen unterschiedlicher Materialien außerordentlich robust. Im Projekt werden die Werkstücke bei einem Abstand von circa einem Meter aufgenommen und auf < 0,3 mm genau lokalisiert und anhand des zugehörigen CAD-Modells auf Abweichungen untersucht. Der Faro DMVS wird zudem eingesetzt, um bei den nachfolgenden Bearbeitungsschritten die Bahn des robotergeführten Werkzeugs zu überprüfen. Auf das Werkzeug wirken während der Bearbeitung unvorhersehbare Kräfte, wodurch die geforderte absolute Bearbeitungsgenauigkeit von 0,3 mm durch den Roboter nicht garantiert werden könnte. Indem der Sensor seine aktuelle Position misst, bestimmt er die des Werkzeugs während der Bearbeitung. Der Sensor orientiert sich dafür an Referenzmarken an einer Wand im Hintergrund. Die Positionierung mit Referenzmarken wurde von Faro im Rahmen des geförderten Projektes entwickelt und erreicht Geschwindigkeiten bis zu 50 Hz. Dabei wird die geforderte Positioniergenauigkeit von < 0,3 mm bei Arbeitsabständen bis 2,1 m erreicht. Nach der Bearbeitung wird die gemessene Ist-Position mit der geplanten Soll-Position verglichen. So kann für künftige Bearbeitungen gelernt und gegebenenfalls an schwierigen Stellen langsamer bearbeitet oder ein Abdriften kompensiert werden. Zudem können die Messungen des Sensors, über den eigentlichen Projektauftrag hinaus, verwendet werden, um in Echtzeit auf Abweichungen zu reagieren und die Bewegungen des Roboters für eine präzise Bearbeitung kontinuierlich anzupassen. Hinweis zur Förderung Das Forschungsvorhaben, das diesem Bericht zugrunde liegt, wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03VNE21001 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. u www.ifw.uni-stuttgart.de/forschung/ holz-und-verbundwerkstoffbearbeitung pu Lokalisierung des unbearbeiteten Werkstücks: gemessene Punktwolke mit ausgerichtetem CAD-Modell (links); rechts: 3-D-Sensor zur genauen Teilelokalisierung und Kontrolle der Bearbeitungsgenauigkeit: Faro Dynamic Machine Vision Sensor (DMVS) p Konzept zum digitalen Datenfluss und zur Mitarbeiterunterstützung


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