Projektfortschritt und aktuelle Entwicklungen
Anforderungserfassung des beteiligten Projektkonsortiums
Gemeinsam mit dem Konsortium wurde im ersten Arbeitspaket eine umfassende Anforderungsliste erstellt, die neben grundsätzlichen Inhalten, wie Wirtschaftlichkeit und Sicherheit auch Anforderungen, wie Flexibilität und Bedienbarkeit enthält. Aus dieser Aggregation von Punkten lassen sich differenzierte Anforderungen für die automatisierte roboterbasierte Inbetriebnahme von Prozessen an Werkzeugmaschinen in den aufgeführten Bereichen ableiten. FlexARob wird laut dieser Liste industrienah und flexibel gestaltet.
Zudem wurden in einigen Firmenbesuchen die spezifischen Anforderungen der Anwenderfirmen des Konsortiums erarbeitet. Neben einer Systemanalyse wurde an dieser Stelle auch eine Analyse der Werkstück- bzw. Kommunikationsschnittstellen durchgeführt.
Abb. 1: Ergebnis einer Anforderungserhebung für eine flexible Automatisierungslösung
Konzeptentwicklung
In den nächsten Schritten werden die Integration der Roboterinteraktion in der CAM-Planung und die werkerunterstützte Online-Programmierung angestrebt. Mit der CAM-Integration werden einige Anforderungen, wie Flexibilität und Durchgängigkeit bedient. Beispielsweise werden auf Basis der CAD-Geometriedaten die Greifbereiche berechnet und in der CAM-Planung berücksichtigt. Auch Umgreifprozesse und andere Features können somit integriert werden.
Abb. 2: Konzeptbild
Grobplanung des Roboberprozesses in einem CAM-System
Bei der Fertigungsplanung sollen zukünftig neben der typischen NC-Programmerstellung, Kollisionsprüfung und Fertigungsdokumentation zur Handhabung des jeweiligen Roh- und Fertigteils weitere Randbedingungen festgelegt werden. Sieht die Fertigung eines Bauteils ein Umspannschritt vor, so können anhand eines "In Process Workpieces" (IPW) spezifische Kenngrößen abgeleitet werden. Dabei werden Greifbereiche und qualitätsrelevante Bereiche durch Selektion von Kanten oder Flächen des IPW definiert. Des Weiteren werden das Spannmittel und eine notwendige Nullpunktverschiebung (NPV) festgelegt. Alle für den robotergestützten Handhabungsprozess notwendigen Informationen werden anschließend dem IPW hinzugefügt und an die Programmierschnittstelle übergeben.
Abb. 3: Festlegung von Randbedingungen für eine Greifoperation
Softwaretechnische Umsetzung des flexiblen Robotersystems
Bezüglich der werkerunterstützten Online-Programmierung wird der angesprochene Demonstrator aufgebaut und ein entsprechender Programmaufbau implementiert. Der Informationsfluss des Demonstrators lässt sich mittels dieser Grafik verdeutlichen. Die Aktoren, wie Greifer, Roboter und WZM kommunizieren über einen Switch mit dem PC und der Datenbank, die auf einem Raspberry Pi läuft. Der PC kann über das Programm wiederum mit den Aktoren kommunizieren und weiterhin auch Nachrichten über Telegram an ein mobiles Endgerät schicken.
Abb. 4: Kommunikationsnetzwerk zur Steuerung einer heterogenen Aktor- und Sensorlandschaft
Flexible Programmierschnittstelle für heterogene Sensor- und Aktorsysteme
Aufgrund des generischen Programmaufbaus können Aktoren beliebig hinzugefügt werden. In der Abbildung ist das Programmierfenster zur Online-Programmierung zu sehen. Über Dropdown-Menüs können zuerst die Aktoren ausgewählt werden. Danach folgt die gewünschte "Action" und schließlich dann die entsprechenden Argumente. In der ersten Zeile im Beispiel wird der Roboter als Aktor mit der Aktion "Move_J_Joints" ausgewählt. Als Argument wird dem Befehl die zuvor eingespeicherte Position angehängt.
Abb. 5: Intuitive Programmierschnittstelle