Technologische Lösungen für messtechnisch gestützte und roboterbasierte Montagesysteme im Kontext von Industrie 4.0 liefern eine Antwort auf die Herausforderungen und Fragestellungen zukünftiger Produktionstechnologien.

Zur Planung, Optimierung und Absicherung messtechnisch gestützter und roboter-basierter Montagesysteme wird ein virtueller Prototyp benötigt, anhand dessen der technologische Reifegrad innerhalb einer Simulation optimiert und eine effiziente Inbetriebnahme und Rekonfiguration ermöglicht wird. Dazu wird die Prozessfähigkeit des Gesamtsystems unter Berücksichtigung der Messunsicherheit der verwendeten Sensorik sowie den komplexen Wirkzusammenhängen zwischen den Komponenten des Montagesystems zu einer frühen Planungsphase bestimmt.

Etablierte Simulationstools für roboterbasierte Montagesysteme finden während der Planung und Zellenauslegung sowie der Bahnplanung, Offline-Programmierung, Kollisionsüberwachung und der Berechnung von Taktzeiten zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit Anwendung. Diese genügen aber nicht den Anforderungen zur Planung messtechnisch gestützter und roboterbasierter Montagesysteme und ermöglichen keine zeit- und kosteneffiziente Inbetriebnahme und Rekonfiguration, weil nicht alle Randbedingungen und Einflussfaktoren auf die Messunsicherheit der Messsysteme sowie keine Abschätzung der Prozessfähigkeit während der Simulation berücksichtigt werden.

Basierend auf einer dynamisierten Toleranzkettenanalyse wird die Prozessfähigkeit des Montagesystems entsprechend der Prozessanforderungen und den Unsicherheitsbeiträgen jeder Komponente des Montagesystems ermittelt. Die Simulation roboterbasierter Montagesysteme wird um die Sichtverbindungen eines optischen Messsystems am Beispiel des indoor Global Positioning System (iGPS) der Firma Nikon erweitert und die Signalstabilität qualitativ bewertet. Darauf aufbauend wird die Konfiguration des Messsystems zur Durchführung des individuellen Montage-prozesses anhand einer Heuristik optimiert. Für die quantitative Bewertung der individuellen Konfiguration des verteilten Messsystems wird dessen Messunsicherheit in Abhängigkeit der Konfiguration experimentell bestimmt und in einem Modell hinterlegt.

Das Ergebnis dieser Arbeit ist die Erweiterung eines etablierten Simulationstools zur Offline-Programmierung von Robotern um einen virtuellen Prototypen zur Beschreibung eines messtechnisch gestützten und roboterbasierten Montagesystems. Dies ermöglicht die Auslegung und Optimierung des Montageprozesses und -systems unter Berücksichtigung der Messunsicherheit für den dynamisierten Prozessablauf. Die Konfiguration des Messsystems innerhalb des Prozessablaufs wird anhand eines Modells zur Beschreibung der Messunsicherheit des iGPS qualitativ bewertet, optimiert und abgesichert.

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Autor Quinders, Stefan
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Erscheinungsdatum 08.01.2018
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Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement

Quinders, Stefan

Virtueller Prototyp zur Optimierung und Absicherung der Konfiguration messtechnisch gestützter und roboterbasierter Montagesysteme

ISBN: 978-3-86359-569-2
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Kurzbeschreibung

Etablierte Simulationstools zur Offline-Programmierung von Robotern werden um einen virtuellen Prototypen zur Beschreibung eines messtechnisch gestützten und roboterbasierten Montagesystems weiterentwickelt.

Dies ermöglicht die Auslegung und Optimierung des Montagesystems unter Berücksichtigung der Messunsicherheit des Messsystems für den dynamisierten Prozessablauf. Dazu wird die Konfiguration des Messsystems innerhalb des Prozessablaufs anhand eines Modells zur Beschreibung der Messunsicherheit des iGPS qualitativ bewertet, optimiert und abgesichert.

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