Fachbeiträge Bild 1: Aufbau der Anlage. Bild 2: Triangulationsprinzip. SchmiedeJOURNAL September 2012 39 • Welche Prozessstabilität ist unter Serienbedingungen zu erreichen bei Beachtung der in der Schmiede auftretenden Vibrationen durch Pressen sowie Verschmutzung durch den Einsatz von Sprühmitteln? Zunächst wurde ein System eruiert, welches oben genannte Kriterien erfüllt. Dem Projektteam kam dabei zugute, dass in dieser Analysephase die Weiterentwicklung des bereits erfolgreich im Markt platzierten Laserscanners „Ruler“ des Herstellers SICK AG geplant war. Bekannte Systeme basieren entweder auf dem Prinzip, dass eine Kamera samt Laser auf einer Linearachse angeordnet ist oder das Objekt selbst in Bewegung ist oder eine Kamera beweglich am Roboter befestigt wird. Damit gehen die bekannten Nachteile bezüglich Schwingungen, Beleuchtung, Messungenauigkeiten und hoher Taktzeit einher. Das Prinzip einer stationären Anordnung ohne Bewegung der Kamera gab Aussicht auf ein stabiles und schnelles Gesamtsystem, so dass wir uns für den Einsatz und die Optimierung dieses Systems für den „Griff in die Kiste“ entschieden. Das von uns favorisierte und ausgewählte System besteht aus folgender Hardware: ABB Roboter IRB 4600, Sick Scanning Ruler PLB500 (Position Locator Box), Schunk Greifer PGN+ 200 sowie ein Transportbehälter mit LKW-Pleuel der MAHLE Motorkomponenten GmbH. Der Scanning Ruler PLB500 wird stationär über einem Behälter mit ungeordnet liegenden Bauteilen platziert. Der Laser wird mittels Schwingspiegel über die Kiste bewegt und detektiert die Bauteillage mittels Laser- Triangulation (Bild 2). Aus der aufgenommenen Punktewolke werden mögliche Greifpunkte an den Bauteilen ermittelt und die Positions daten an die übergeordnete Steuerung über tragen. Auf Basis dieser Positionsdaten erfolgt nun die Überprüfung der Erreichbarkeit sowie die Bahnplanung zum kollisionsfreien Ein- und Ausfahren für den Roboter. Für den prozesssicheren Ablauf wird dabei eine umfassende Störkonturbetrachtung zwischen den sich bewegenden und statischen Komponenten durchgeführt. Dazu gehört der Roboter, die zusätzlich am Roboter befestigten Werk zeuge wie Greifer, Ventil einheit und Schläuche, die Kiste, der Scanner selber sowie die komplette Anlagen peripherie. Anschließend erfolgt die prozess sichere Ent nahme der Produktionsteile, die dann – je nach Anwendungsfall – direkt dem nachfolgenden Fertigungs prozess zugeführt werden können. Laser-Triangulation Triangulieren be deu tet im ein fachsten Fall Ab stands mes sung durch Winkel berechnung. Bei der Laser-Triangulation wird eine Laser linie über den gesamten Be hälter projiziert. Eine in einem bekannten Win kel zur Projektions ebene des Lasers angeordnete Kamera nimmt das refl ektierte Licht auf und erstellt daraus ein Höhen profi l der in dem Behälter befi ndlichen Werk stücke. Die da raus resul tierende 3D- Punkte wolke gibt in diesem Fall durch weitere nach ge schaltete Be rechnungen und Ana lysen Aufschluss über die An ordnung der Teile in dem Be hälter und die zu greifenden Punkte an den Werk stücken (Bild 2). Der Sicht bereich des Scanners liegt bei 800 x 1.200 x 1.000 mm, was den Abmaßen einer Euro palette ent spricht. Bei einer Posi tionierung von 1.000 mm über Ober kante der Kiste er reichen wir bei einer Kisten höhe von 700 mm eine aus reichende Tiefen schärfe, um auch die am Bo den lie gen den Tei le noch sicher er kennen zu können und zu grei fen. Die Aufl ösung nimmt zum Boden hin um 3 mm ab. Vi bra tionen in der Um gebung er höhen den Wert, sodass auf eine möglichst schwingungs dämpfende Mon tage des Scanners zu achten ist. Die zu greifenden Teile dürfen also keine er kennungs kritischen Konturen enthalten, die im Bereich dieser Grenzen liegen. Auch der Greiferhub und der Freiraum um das zu greifende Teil muss an diese Toleranzen angepasst werden. Je nach Anforderung an den weiterführenden Prozess muss demzufolge eine Zwischen zentrierung oder, wenn es die Taktzeit erlaubt, eine erneute Vermessung zur genauen Positions bestim mung vor der Ab lage erfolgen. Zur er reich baren Takt zeit können fol gende An gaben ge macht wer den: Vom Beginn des Scans bis zum Los fahren des Roboters ver gehen zirka 5 Sekunden. Diese teilen sich auf den Scan selbst, die Er rech nung der Greif punkte, die Stör kon tur betrach tung dieser Greifpunkte so wie der Kollisionsberech nung und der Bahn pla nung für den Ro boter auf. Ver wirft zum Bei spiel die Bahnpla nung den ersten Greifpunkt, so wird ein weiterer möglicher Greif punkt simuliert, wo- Boll Automation GmbH Industriestr. 6 63839 Kleinwallstadt Telefon: +49 6022 6588-0 www.bollautomation.de Automation W+R GmbH Messerschmittstr. 7 80992 München Telefon: +49 89 179 199-0 www.automationwr.de
2012-09-Schmiede-Journal
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