Motivation
Ausgangspunkte für dieses Projekt sind die stetig steigende Variantenvielfalt in der Produktfertigung und der Wunsch nach möglichst flexibel einsetzbaren visuellen Inspektionssystemen zur Sicherung der Qualität. Damit benötigen die Systeme in der Produktfertigung zunehmend größere Arbeitsräume, was neue Herausforderungen für die Hersteller industrieller Bildverarbeitungssysteme mit sich bringt. So sollen beispielsweise ganze Hinterachsen-Baugruppen von Automobilen automatisiert geprüft werden können, ohne zusätzliche manuelle Anpassungen an unterschiedliche Produktformen oder Eigenschaften vornehmen zu müssen. Der Einsatz robotergeführter Inspektionssysteme ermöglicht es, den Arbeitsraum gegenüber stationären Systemen deutlich zu vergrößern. Zudem erlaubt der Robotereinsatz eine präzise Positionierung des Sensorsystems im Arbeitsraum durch die Bestimmung nicht nur der Position, sondern auch der Orientierung (6D-Positionierung). Kombiniert mit dem Einsatz von Einzel- oder Mehr-Kamera-Systemen können so auch große Baugruppen geprüft werden. Diese sind insbesondere in der Automobilfertigung, aber auch bei Logistikanwendungen oder in der Schweißbearbeitung anzutreffen. Eine robotergeführte Inspektion erfordert jedoch eine deutlich umfangreichere Planung und besitzt eine wesentlich höhere Komplexität als einfache stationäre Prüfsysteme. Zudem muss aufgrund sich bewegender Teile der Aspekt der Kollisionsvermeidung verstärkt berücksichtigt werden, was mit zunehmender Anzahl von Robotern und Bildaufnahme-Posen bei manueller Planung sehr aufwendig ist und üblicherweise zu suboptimalen Lösungen führt.
Ziele und Vorgehen
Daher ist das Ziel von Rob-LPI (LPI – Large Part Inspection) die Entwicklung eines Planungs- und Ausführungssystems für die roboterbasierte Inspektion großvolumiger Baugruppen. Mit diesem System sollen der Prüfaufwand verringert, die Prüfgeschwindigkeit erhöht und die Prüfqualität gesteigert werden. Der Ansatz basiert auf der Nutzung von CAD-Daten der Fertigungsanlage und der Bauteile samt ihrer möglichen Varianten. Durch das Zusammenwirken von Bildanalyse und Robotik können hieraus automatisiert geeignete Sensor- und Roboterpositionen sowie ein optimaler Ablaufplan zur Erfüllung der vorgegebenen Inspektionsaufgaben ermittelt werden. Im Verlauf des Planungsprozesses wird als zentrales Format zur Datenhaltung AutomationML (Automation Markup Language) eingesetzt. Die einzelnen Komponenten verwenden zur Kommunikation das industrielle Standard-Maschinen-Kommunikationsprotokoll OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture).
Innovationen und Perspektiven
Mit Rob-LPI werden die Grundlagen sowie die prototypische Hard- und Software geschaffen, um großvolumige Inspektionsaufgaben mit einem oder mehreren robotergeführten Kamerasystemen virtuell zu planen. Dabei können die Strecken, die die Roboter zurücklegen, kollisionsfrei vorausberechnet und der gesamte Prüfablauf simuliert werden. Die echtzeitfähige, kollisionsfreie Streckenplanung wird zudem als Online-Modul für den Betrieb verfügbar sein.