Kommunikation per OPC UA
Die Schnittstelle erfüllt die Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit der Maschinenkommunikation des Lasers, der Messdatenerfassung und -verarbeitung und der Maschinensteuerung. Lasersensor und Rohdatenmessgerät sind per Ethernet mit einem Messcomputer verbunden, auf dem die Software von 3plusplus installiert ist. Die externe Kommunikationseinheit besteht aus einer SPS und einem OPC UA-Server. Durch die SPS kann der Regelalgorithmus zum aktiven Eingreifen in den Fertigungsprozess umgesetzt werden. Die bidirektionale Kommunikation zwischen externer Software und der Maschinensteuerung wird durch den OPC UA-Server sichergestellt. Er stellt maschineninterne Messdaten für den Regelkreis bereit und übermittelt Befehle an das externe System.
Kenngrößen aus erfassten Messdaten
Als Grundlage für die laserbasierte Detektion komplexer geometrischer Strukturen und topografischer Oberflächenparameter wurden Rohdaten aus unterschiedlich parametrierten Zerspanungsvorgängen erfasst. Die maschineninternen und die sensorisch erfassten externen Messdaten liefern weitreichende Informationen über den Fertigungsprozess. Mittels der vom OPC UA-Server bereitgestellten Werkzeugkoordinaten ist es möglich, prozessparallel Messdaten, wie Zerspanungskräfte, Spindelleistung und aktuelle Rauheitsparameter einer festen Position auf dem Werkstück zuzuordnen. 3plusplus entwickelte ein Software-Plug-In, um Kenngrößen aus den erfassten Messdaten zu extrahieren. Durch Verwendung des Plug-Ins können prozessabhängige Kenngrößen wie Vorschub, aktuelle Schnitttiefe und gefertigter Durchmesser der Welle aus den Profilsensordaten ermittelt werden. Das Messsystem ist dazu geeignet, verschleißbedingte Störgrößen im Prozess zu detektieren und den Zeitpunkt des Werkzeugwechsels präzise zu bestimmen.
Ausblick
Im Rahmen des Projektes entstand ein anlernfreies System zur Online-Prozessüberwachung während der Drehbearbeitung. Das von 3plusplus entwickelte Plug-In zur Rauheitsmessung kann als Stand-Alone-Lösung oder in Kombination mit anderen Modulen des Software-Baukastens für umfangreiche Automatisierungs- und Messaufgaben genutzt werden. Die Software wird dabei immer individuell auf die Anforderungen zugeschnitten. Weitere Arbeiten an der Online-Laserprofilmessung sind in Planung: die Umsetzung der prozessparallelen Manipulation der Zustellachse, die Kombination mit KI sowie die Ankopplung zusätzlicher Sensorik.
