Kabellose robotergeführte optische 3D-Qualitätskontrolle

Ohne DressPack

Kabellose robotergeführte optische 3D-Qualitätskontrolle

Kabel- und Schlauchpakete am Roboter zur Übertragung von Energie und Daten (DressPacks) sind extrem verschleißanfällig. Ein Patent zur drahtlosen Übertragung von Datensignalen zur optischen Qualitätskontrolle, verbunden mit einem Energiespeicher am Roboter, ermöglicht es auf DressPacks zu verzichten.

(Bild: ©Александр Ивасенко/stock.adobe.com)


Mit immer kürzeren Taktzeiten und nicht selten mehr als 15 Positionsveränderungen in der Minute sind die Anforderungen an kabelgestützte Systeme im DressPack enorm groß. Die Belastungen durch permanente Verformungen, der Kontakt zu den Robotergliedern oder mit den umgebenden Geometrien führen oft zu Kabelbruch, meist an den Steckverbindern oder in den Robotergelenken. Nicht nur die Energiezufuhr wird dabei unterbrochen, sondern auch der Datenfluss der optischen Inspektionssysteme, die in der Robotereinheit integriert sind. Eine Lösung der Datenübertragung (und im besten Fall auch der Energiezufuhr) ohne Kabel hätte dabei mehrere Vorteile: Zum einen würden sich die Stillstandszeiten dramatisch reduzieren, da jegliche Gefahr von Kabelbrüchen oder Verwicklungen um den Roboter ausgeschlossen sind. Damit verbunden reduziert sich der gesamte Wartungsaufwand und die Neujustierung/-kalibrierung der optischen Qualitätsprüfungssysteme am oder im Roboter nach der Instandsetzung würde entfallen. Zudem hätte eine Reduzierung bzw. der komplette Verzicht auf die DressPack-Verkabelungen Auswirkungen auf den Anschaffungspreis des Robotersystems. Ferner würde die Vorhaltung von Ersatzteilen der verschleißintensiven DressPacks reduziert oder komplett entfallen.

Kabellose Alternative

Das dem Patent zugrunde liegende Prinzip umfasst einen Industrieroboter, eine Sensorbasis, die relativ zu dem zu vermessenden Bauteil bewegbar am Roboter befestigt ist, wenigstens einen an der Sensorbasis angeordneten optischen Sensor mit einem elektronischen Bildaufnahmeelement und mindestens eine Lichtquelle, sowie eine an der Sensorbasis vorgesehene Auswerteeinheit für die erfassten Messdaten. Mit der Auswerteeinheit direkt an der Sensorbasis können die erfassten Sensorrohdaten bereits dort zu Messergebnissen ausgewertet und z.B. in 3D-Koordinaten im Raum umgewandelt werden, was die zu übertragende Datenmenge deutlich reduziert. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit mit einem Datenspeicher versehen werden, um die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Sollte beispielsweise eine Kabelverbindung ausfallen, kann die Messung dennoch fortgesetzt werden, bis die Kabelverbindung wieder instand gesetzt ist.

5G und Roboteranwendungen

Gänzlich verzichtet werden kann auf eine Kabelverbindung, wenn die Sensorbasis am Roboter mit einem Sender zum drahtlosen Übertragen von Signaldaten aus der Auswerteeinheit versehen wird und zusätzlich ein lokaler Energiespeicher den optischen Sensor mit Energie versorgt. Gewicht und Größe eines Energiespeichers sind bei der Integration am Roboter kein Problem. Wird in das System zudem eine Andockstation integriert, so kann der Roboter jeweils am Ende eines Arbeitsgangs an die Station zum Aufladen des Energiespeichers (z.B. Induktionsladung) andocken. Des Weiteren sorgt die Andockstation für das Aufrechterhalten eines Notfallbetriebs zur Datenübertragung, wenn der drahtlose Sender ausfällt. Das Grundprinzip des Patents eignet sich nicht nur für alle mit dem Roboter verbundenen optischen Mess- und Inspektionssysteme, sondern ist auch auf Roboterapplikationen anwendbar, bei denen sich die Problematik der verschleißintensiven DressPacks stellt. Zudem soll zukünftig der 5G-Mobilfunkstandard die kabellose Vernetzung der Maschinen unterstützen. Dabei sind hardwareseitig kabellose Sensoren eine der Voraussetzungen zur Schaffung einer 5G-kompatiblen Infrastruktur. Bei der individuellen Umsetzung des Patents mit dem Aktenzeichen 10 2015 204 473.4 kann auf die Beratungsleistung des Patentinhabers Hans-Günter Vosseler (Email: vosseler@hgv.com.sg) zurückgegriffen werden.

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Ausgabe:

inVISION 4 2019
Hans-Günter Vosseler
www.hgv.com.sg

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