Das nachfolgend beschriebene Teilvorhaben ist Bestandteil des Forschungsprojekts RoboLaSS.
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Ausgangssituation
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Die Anwendung der Remote-Laserstrahlbearbeitung bietet eine flexible Möglichkeit, Taktzeiten zu verkürzen. Durch die Kombination von Industrierobotern mit Laserscannern zur schnellen Laserstrahlpositionierung und mit Portalanlagen zur Bauteilpositionierung können die Vorteile der Remote-Laserstrahlbearbeitung auch bei großen und unhandlichen Bauteilen genutzt werden. Die Programmierung eines solchen Systems mit redundaten Kinematiken, siehe Abbildung 1, stellt allerdings hohe Anforderungen an den Roboterprogrammierer. Der unsichtbare Tool Center Point, der Fokus des Laserstrahls, muss beim Remote-Laserstrahlabtragsschneiden mit einem maximalen Versatz von 1 mm in Strahlrichtung über das Bauteilgeführt werden. Durch die kinematischen Freitheitsgrade des Systems stehen zudem unendlich viele Möglichkeiten zur Verfügung, die Relativbeweung zwischen Laserstrahl und Bauteil zu realisieren.
Abbildung 1: Industrieroboter mit Laserscanner und Kreuztisch
Zielsetzung
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Da bei einer manuellen Programmierung des Systems nicht sichergestellt werden kann, dass die eine optimale Bahn, der zur Verfügung stehenden Systeme, gefunden wird, besteht ein Teilprojekt von RoboLaSS darin, dies zu automatisieren. Das Gesamtsystem muss von einem Experten für den Prozess bedient werden können, um eine hohe Qualität der Schweißnähte und Schnittkanten zu erreichen.
Vorgehensweise
Für die automatisierte Bahnplanung werden die Schweißnähte beziehungsweise die Schnittkanten aufgabenorientiert dem Algorithmus für die Bahnplanung übergeben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Roboterprogrammierverfahren wird dabei nicht die Bewegung des Roboters vorgegeben, sondern es werden die Aufgabenteile roboterunabhängig beschrieben. Dadurch stehen diese Geometrien mit ihrer Position und Orientierung zur Verfügung. Zu den geometrischen Daten werden außerdem die beschriebenen Parameter über den Prozess für jeden Aufgabenteil spezifisch vorgegeben.
Aufbauend auf dieser Beschreibung der Aufgabenteile erstellt der Algorithmus ein taktzeitoptimiertes Roboterprogramm. Durch die Berücksichtigung der Prozessparameter wird ein qualitativ hochwertiges Ergebnis erreicht, indem u.a. die maximalen Einstrahlwinkel berücksichtigt werden. Der Roboter führt den Scanner über die Aufgabenteile, so dass diese lange genug im Scannfeld der Optik liegen, damit sie bearbeitet werden können. Durch diese Aufgabenteilung werden die Dynamik des Scanners und die Bewegungsfreiheit des Roboters optimal genutzt.
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