KMU-innovativ Entwicklung eines neuartigen intelligenten vollautomatischen Selbstkalibrationssystems für Industrieroboter mit höchsten Präzisionsanforderungen (Calibration2Go)

Problemstellung
Bei der Herstellung unterschiedlichster Produkte, u. a. im Flugzeugbau sowie der Medizintech-nik, spielen Produktionstoleranzen für die Industrie eine große Rolle. Die Genauigkeit bildet zunehmend die Basis für die Zukunftsfähigkeit des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus im internationalen Wettbewerb. In nahezu allen Bereichen der verarbeitenden Industrie wer-den zunehmend Roboter für die Serienfertigung, aber auch immer stärker für die Einzelferti-gung eingesetzt. Typische, unkalibrierte Industrieroboter arbeiten bislang aufgrund der langen Roboterarme noch sehr ungenau. Die Durchschnittsfehler reichen bis weit über 5 mm. In der Industrie steigen jedoch die Genauigkeitsanforderungen in den Bereich von bis zu 0,1 mm, da die Bearbeitungsprozesse und eingesetzten Werkstoffe immer anspruchsvoller werden. Bei-spielsweise sind bei der Produktion einer modernen Verkehrsmaschine in der Flugzeugindust-rie hochpräzise Fertigungsverfahren notwendig, um die notwendigen Sicherheitsanforderun-gen zu erfüllen.

Zielsetzung
Im KMU-innovativ Projekt Calibration2Go wird intelligentes, vollautomatisches Selbstkalibrati-onssystem für Industrieroboter mit höchsten Präzisionsanforderungen entwickelt. Dadurch wird die Genauigkeit von Anlagen für die individualisierte, automatische Einzel- und Serienfer-tigung deutlich verbessert.

Vorgehensweise
Dazu ist es notwendig, Roboter vor dem Einsatz in der Produktion zu kalibrieren, d. h. Ferti-gungsfehler und weitere Einflüsse auf die Genauigkeit einmalig vor der Produktion hochgenau zu erfassen und während der Produktion in Echtzeit (Millisekunden-Takt) durch die Steuerung zu kompensieren. Nur dann können die vorgegebenen Bahnen sowie die Positionen im Raum und relativ zum Werkstück präzise eingehalten werden. Die Innovation des Projektes ist es, die Präzision mittels künstlicher Intelligenz und neuartiger mathematischer Optimierungsme-thoden entscheidend zu steigern. Im Anschluss wird der Kalibrierprozess für fortgeschrittene Anlagen vollständig automatisiert, um fehleranfällige händische Arbeitsschritte einzusparen sowie die Echtzeit-Software in den Steuerungen entsprechend zu verbessern.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Bei einer erfolgreichen Umsetzung des Projektes werden bis dahin unerreichte Genauigkeiten erreicht, die für einen deutlichen Wettbewerbsvorteil im internationalen Vergleich. Die gewon-nenen Ergebnisse können weiterführend auch auf den 3D-Druck angewendet werden. Dies verleiht der deutschen Automatisierungsbranche und deren Anwendern im weltweiten Ver-gleich einen relevanten Wettbewerbs- und Qualitätsschub.

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• Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg