Intelligente Verarbeitung von Großbauteilen mit großen Toleranzen (itsowl-IVGT)

Problemstellung
Die Robotertechnik kommt in vielen industriellen Produktionsprozessen zum Einsatz, um jederzeit eine hohe Produktqualität zu erzielen, die Verarbeitung zu beschleunigen und gleichzeitig die Kosten zu minimieren. Derzeit werden Roboterschweißanlagen „geteacht“, d.h. die Bewegungsabläufe werden angelernt oder im Vorfeld programmiert. Die hier erforderliche hohe Positionierungsgenauigkeit kann insbesondere beim Schweißen von Großbauteilen – wie beispielsweise bei Stahlträgern in der Bauindustrie – wegen der großen Herstellungstoleranzen der Vormaterialien oft nicht eingehalten werden. Dieses verursacht erheblichen Zusatzaufwand für das manuelle Nacharbeiten oder die Neueinstellung der Anlagen, um die erforderliche Qualität gewährleisten zu können.

Projektziele
Ziel des Projekts itsOWL-IVGT ist die Entwicklung eines intelligenten Schweißroboters, der Großbauteile mit großen Toleranzen zuverlässig bearbeitet. Durch innovative Erkennungs- und Steuerungstechnik soll der Roboter die individuellen Eigenschaften des Bauteils überprüfen und die Position des Roboterarms eigenständig darauf anpassen.

Vorgehensweise
Dazu werden optische Erkennungssysteme, wie Bildverarbeitung und Mustererkennung, erarbeitet, mit denen der Roboter schnell und zuverlässig die Ist-Verhältnisse des Bauteils überprüfen und mit der Soll-Position vergleichen kann. Darüber hinaus werden neue Algo-rithmen für eine Software entwickelt, um die optimale Zielpositionierung des Roboterarms sowie die dafür nötigen Anfahrwege zu berechnen. Dabei müssen mögliche Kollisionen mit dem Werkstück und anderen Robotern erkannt und vermieden werden. Die Software gibt die ermittelten Parameter an eine neuartige Aktorik im Roboterarm weiter, wo die Anfahrwege entsprechend der Vorgabe in Echtzeit umgesetzt werden. In dem Projekt wird auf Ergebnisse der Querschnittsprojekte Energieeffizienz und Intelligente Vernetzung zurückgegriffen. Anhand eines Demonstrators werden die Verfahren erprobt und anschließend in den Verarbeitungsprozess integriert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch intelligente Schweißroboter können Großbauteile zuverlässig und genau verarbeitet werden. Manuelle Nachbearbeitungen und Neueinstellungen der Roboter entfallen. So wird die Effizienz und Effektivität der Verarbeitungsprozesse verbessert. Es wird erwartet, dass der Aufwand für die Programmierung und Nachbearbeitung um 50 v.H. reduziert werden kann. Die Ergebnisse können auch auf andere Verarbeitungsprozesse, beispielsweise das automatisierte Auftragen von Dicht- und Klebstoffen auf Großbauteile, übertragen werden.

• Carl Cloos Schweißtechnik Gesellschaft mit beschränkter Haftung
• GOLDBECK Bauelemente Bielefeld GmbH
• Hochschule Bielefeld – University of Applied Sciences and Arts (HSBI)
• Universität Bielefeld