Sensorgeführte Programmierung bahngesteuerter Industrieroboter

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Beim Einsatz numerisch bahngesteuerter Industrieroboter für Bearbeitungsaufgaben (Schweißen, Schleifen, Beschichten, Entgraten usw.) wird die Wirtschaftlichkeit wesentlich durch die Flexibilität des Robotersystems bestimmt. Hier sind zwei Faktoren von entscheidendem Einfluß; zum einen ist dies die Anpassungsfähigkeit des Industrieroboters an veränderliche Geometrie- und Technologiedaten während des Bearbeitungsprozesses, zum anderen die Art der Programmierung der Bewegungsabläufe.

Gerhard Gruhler

2. Programmierverfahren für Industrieroboter

Zusammenfassung

Industrieroboter sind nach /2,3/ flexibel einsetzbare Automaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen ohne mechanische Eingriffe in die Steuerung programmierbar sind; sie sind mit Effektoren wie Greifern, Werkzeugen, Meß- oder Fertigungsmitteln ausgestattet. Die Bezeichnung Industrierobotersystem findet Verwendung, wenn das Gesamtsystem einschließlich Sensoren, Effektoren, Programmierhilfsmitteln und Bediengeräten gemeint ist.

Gerhard Gruhler

3. Ermittlung der Anforderungen und Randbedingungen für sensorgeführte Programmierung

Zusammenfassung

Beim herkömmlichen Programmieren im Einrichtbetrieb erfolgt die “Verarbeitung” der Werkstück- und Roboterpositionsdaten im wesentlichen durch den Bediener: Er wählt die Programmstützpunkte, die seiner Meinung nach die Bearbeitungsbahn ausreichend kennzeichnen, er legt die Stützpunktabstande fest und stellt die gewünschten Orientierungen des Werkzeugs relativ zum Werkstück ein. Diese Geometriedatenverarbeitung muß bei der automatischen Programmierung der Steuerungsrechner durchführen (Bild 3.1). Selbstverständlich ist keine vollständige Automatisierung möglich, denn die Robotersteuerung benötigt in jedem Fall die Vorgabe, welche Werkstückteilbereiche in welcher Form zu bearbeiten sind.

Gerhard Gruhler

4. Nachführendes Abtasten von Werkstücken mit Hilfe von Sensoren

Zusammenfassung

Aus den Sensormeßwerten wird die Position und Orientierung des Sensors relativ zum Werkstück ermittelt. Diese Information wird im Steuerungsrechner weiterverarbeitet mit dem Ziel, die Sensoranordnung in festen Abstand und konstante Anstellwinkel zu der abgetasteten Werkstückgeometrie einzuregeln.

Gerhard Gruhler

5. Erzeugung der Leitbewegung für das Abtasten

Zusammenfassung

Im Gegensatz zur handgeführten Roboterbewegung muß beim sensorgeführten Abtasten eine grobe Bewegungsvorgabe in Form einer Vorzugsrichtung erfolgen. Die sensorgeführte Bewegung setzt sich zusammen aus dem Leitvorschub und der Nachführbewegung aufgrund der vom Sensor gelieferten Daten. Der Leitvorschub ist vom Bediener vorzugeben. Dies geschieht ohne weiteren Aufwand, indem die herkömmliche Bewegungserzeugung der Robotersteuerung genutzt wird.

Gerhard Gruhler

6. Automatische Programmerzeugung

Zusammenfassung

Während des Programmierlaufs wird der Industrieroboter durch den Geometriesensor bzw. das Handführgerät entlang der zu programmierenden Werkstückgeometrie geführt. Simultan zur Bewegung muß die gefahrene Bahn gespeichert und zu einem Bewegungsprogramm aufbereitet werden. Die gewonnenen Bahndaten sind auf ein für gegebene Programmiergenauigkeit erforderliches Minimum zu reduzieren, so daß zur Speicherung des Bewegungsprogramms nur wenig Speicherplatz notwendig ist.

Gerhard Gruhler

7. Integration der Algorithmen in eine bestehende Industrierobotersteuerung

Zusammenfassung

Für die Einbindung und Überprüfung der entworfenen Algorithmen zur sensorgeführten Programmierung wurde eine marktgängige Robotersteuerung herangezogen, die den in Kap. 3.3 genannten Anforderungen weitgehend entspricht. Dies gilt vor allem hinsichtlich der implementierten Prozessorleistung und der daraus resultierenden Systemtaktzeit T ≤ 20 ms.

Gerhard Gruhler

8. Zusammenfassung, Ausblick

Zusammenfassung

Ausgangspunkt war die Forderung nach einer Reduzierung des Bedienaufwandes durch sensorgeführte Roboterprogrammierung bei gleichzeitiger Anpassung der erzeugten Programme an variable Werkstücktoleranzen.

Gerhard Gruhler

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