Forschungsprojekt RApidS

Innerhalb der RApidS-Roboterzelle nehmen zwei UR5e Leichtbauroboter jeweils ein Rohr ?quivalenten Durchmessers aus zwei Entnahmestationen auf. Anschlie?end werden die zu verschwei?enden Stirnfl?chen beider Rohre zueinander geführt. Die Zusammenführung erfolgt vor einem unbeweglichen Schwei?brenner und im Sichtbereich eines Triangulationssensors, welcher die Spalt- und ?bergangsverl?ufe zwischen den Rohren w?hrend einer simultanen Rotation erfasst. Derart kann im Vorhinein des gewünschten Schwei?prozesses ein Probelauf erfolgen, dessen Spalt- und ?bergangsverl?ufe zu einer Korrektur der Bahnplanung genutzt werden. Für den nachfolgenden Schwei?prozess werden die Rotationsbewegungen hinsichtlich einer optimalen Schwei?ung mit einer gemeinsamen Pendelbewegung überlagert.

Bahnplanung, Roboterprogrammierung sowie die Simulation des Fügeprozesses erfolgen innerhalb des Robotersimulators Process Simulate, welcher somit ein essenzielles Glied des RApidS-Projekts darstellt.

Durch die sensorgestützte selbst?ndige Adaption der Roboterprogramme an die realen Beschaffenheiten der Schwei?bauteile und der Zellenperipherie werden Schwei?prozesse weitestgehend automatisiert durchführbar. Die Entwicklung der RApidS-Roboterzelle erfolgt in Kooperation mit der EngRoTec Osnabrück GmbH.

Die RApidS-Roboterzelle, welche den Rohr-Fügeprozess vollführen soll, wird erst mit zunehmenden Projektfortschritt realisiert. Bei dem Transfer der Simulation in die Realit?t k?nnen jedoch unweigerlich Probleme auftreten. Je früher sie identifiziert werden, umso geringer f?llt das Risiko für den Projektfortschritt aus. Deshalb ist innerhalb des RApidS-Projekts das Laborequipment der 欧洲体育在线_欧洲冠军联赛-投注*直播 zu Nutze gemacht und vorab ein Hochschul-Demonstrator konzipiert worden. Dieser besteht aus zwei St?ubli RX 130 Robotern, welche über eine Software-SPS miteinander kommunizieren.

Für diesen Hochschul-Demonstrator sind eigens konstruierte Bauteile 3D-gedruckt (SLS) worden, die so aufeinander abgestimmt sind, dass sie auf unterschiedliche Arten und Weisen formschlüssig von den Robotern gefügt werden k?nnen. Das Video zeigt die Umsetzung einer komplexen simultanen Fügeoperation, die sich hinsichtlich Synchronit?t und Genauigkeit an den Anforderungen des angestrebten Rohr-Fügeprozesses orientiert.

Die Erkenntnisse, die hieraus bezüglich Kalibrierung, Synchronisierung und Fügegenauigkeit erlangt werden, flie?en in die Realisierung der RApidS-Roboterzelle ein.

Der Innovationspreis Niedersachsen ehrt herausragende Innovationsprojekte und Erfolgsgeschichten aus Niedersachsen. Aus zahlreichen Bewerbungen w?hlt eine Jury auch 2021 wieder die Nominierten aus. Jeweils drei Bewerber ziehen in den Kategorien ?Vision“, ?Kooperation“ und ?Wirtschaft“ in die letzte Auswahlphase des Preises ein. Das Forschungsprojekt RApidS ist in der Kategorie ?Kooperation“ nominiert.

Wie schon in den vergangenen Jahren überreichen die Schirmherren des Preises, Niedersachsens Minister für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung, Dr. Bernd Althusmann und Niedersachsens Minister für Wissenschaft und Kultur, Bj?rn Thümler den Preis feierlich in Hannover.

Am Ende hat es für RApidS leider nicht für den ersten Platz gereicht. Die Nominierung allein ist aber bereits als Auszeichnung für das Projekt und die Antragsteller zu verstehen.

Erstmalig wurde der aktuelle Forschungsstand des RApidS-Demonstrators auf dem Technologieforum der Firma EngRoTec am 27. und 28.10.2021 in Hünfeld (Hessen) vorgestellt. Ca. 250 G?ste - meist namhafte EngRoTec-Kunden - aus der Automobil-, Medizin- und Pharmaindustrie sowie dem allgemeinen Maschinenbau waren vor Ort.

Gezeigt wurde in der RApidS-Roboterzelle die Erzeugung und Synchronisierung der Bewegungsbahnen für die beiden eingesetzen UR-Roboter, um zwei Rohrb?gen miteinander zu verbinden. Im Gesamtablauf wurden hierfür die Rohrb?gen zun?chst von den Robotern aufgenommen, dann nacheinander mit dem EngRoTec-Visionscanner vermessen und die Messdaten mit Hilfe eines Matlab-Scriptes aufbereitet. Nach einer virtuellen Geometrieerzeugung konnten die Rohrb?gen in den Robotersimulator Process Simulate überführt werden. Dort wurden die Bewegungsbahnen für beide Roboter erzeugt und die Synchronisierung der Bewegungen mittels realistischer Simulationen in virtuellen UR-Steuerungen durchgeführt. Schlie?lich wurden die angepassten Bewegungsbahnen den realen Roboter übergeben, damit diese dann die synchronen Bewegungsabl?ufe durchführen (Video).

Auch stellte der RApidS-Demonstrator seine Mobilit?t hinsichtlich eines einfachen Transports und der zügigen Inbetriebnahme in der Ausstellungshalle unter Beweis. Auf- und Abbau der Roboterzelle dauern weniger als 30 Minuten.

Die IHK Osnabrück - Emsland - Grafschaft Bentheim hatte am 17.11.2021 zum "Schaufenster Innovation" ins Labor für Handhabungstechnik und Robotik eingeladen. Vertreter von 15 Unternehmen aus dem Osnabrücker Umland waren dieser Einladung gefolgt und konnten sich den aktuellen Stand zum Forschungsprojekt RApidS anh?ren und anschauen. Nach kurzen Vorstellungen zur 欧洲体育在线_欧洲冠军联赛-投注*直播, zum Roboterlabor und zum Kooperationspartner EngRoTec wurde in einem Vortrag fachlich auf die technischen Details des Forschungsprojektes eingegangen. Erl?utert wurde der funktionale Fertigungsablauf innerhalb des RApidS-Demostrators beginnend bei der Vorpositionierung der Bauteile über die Digitalisierung der Geometrien mittels Visionscanner, der automatischen Bewegungsprogrammierung und -synchronisierung beider UR-Roboter im Simulator Process Simulate bis zum finalen Download der Roboterprogramme in den Demonstrator.
Bei der anschlie?enden Vorführung des RApidS-Demonstrator und dem Networking aller Beteiligten wurde viele Themen aus dem Produktionsalltag in entspannter Atmosph?re betrachtet und diskutiert.

Mit Abschluss einer innerhalb von RApidS durchgeführten Masterarbeit ist nun erstmals der vollautomatische Ablauf der Bewegungsgenerierung für die beiden eingesetzten UR-Roboter m?glich. Nachdem die Roboter die Rohrb?gen gegriffen haben, erfolgt das Einscannen der Rohrbogenenden. In Process Simulate werden die Endstücke dann automatisch modelliert und daraufhin die Generierung und Synchronisation der Bewegungsbahnen durchgeführt. Nach nochmaligem Scan - diesmal aber mit beiden Rohrb?gen entsprechend der sp?teren Schwei?bewegung - werden die Bewegungsbahnen automatisch angepasst. Die finalen Messungen zeigen im Anschluss, dass die Bewegungen beider Rohrb?gen im Bereich weniger Zehntelmillimeter zueinander stimmig sind. Das Video zeigt den gesamten Ablauf.
Eine weitere Scanoperation kann weitere Genauigkeitsverbesserungen ergeben, so dass schlie?lich die Verschwei?ung durchgeführt werden kann.

Die Digitale Woche Osnabrück wurde von der Stadt Osnabrück ins Leben gerufen und vom 14. bis 18. Juni 2022 gemeinsam u.a. mit dem iuk Unternehmensnetzwerk, der Wirtschaftsf?rderung Osnabrück, der Wirtschaftsf?rderungsgesellschaft Osnabrücker Land und der 欧洲体育在线_欧洲冠军联赛-投注*直播 Osnabrück ausgerichtet.

In mehreren Workshops wurde interessierten Besuchern der aktuelle Stand des RApidS-Demonstrators vorgestellt. Dabei wurde nach der vollst?ndig automatischen Bewegungsbahngenerierung für beide Roboter auch erstmals der Schwei?prozess durchgeführt. Hierzu wurden Rohrstücke und/oder Rohrb?gen aus Kunststoff synchron von beiden Robotern an einem Hei?luftgebl?se vorbeigeführt und unter Zuführung eines ABS-Filamentes stirnseitig verschwei?t.

Vom 9. bis 11.12.2022 fand die 1st IEEE Annual On-Line Conference (ONCON) 2022 statt. Die Ergebnisse des RApidS-Projektes wurden hierfür in einem Artikel zusammengefasst, für die Konferenz eingereicht und nach entsprechendem Review-Prozess schlie?lich als IEEE-Ver?ffentlichung angenommen. Das Basis-Konzept der Konferenz war, dass alle Pr?sentationen in teilweise parallel laufenden Sitzungen ausschlie?lich online im Rahmen von Zoom-Meetings stattfanden. In der Session Industrial Informatics wurde RApidS mit den finalen Ergebnissen einem Expertenkreis vorgestellt und anschlie?end diskutiert.

Die Pr?sentation kann hier heruntergeladen werden.