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Sensorik

Rundumblick für Roboter

Roboter können sich in alle Richtungen bewegen, jedoch nicht in alle Richtungen sehen. Der Lasersensor Sense Pro, der am Fraunhofer Institut für Additive Produktionstechnologien IAPT entwickelt wurde, schafft Abhilfe.

 (Bild: Fraunhofer IAPT)

(Bild: Fraunhofer IAPT)

Wo bin ich? Diese Frage müssen auch Roboter beantworten, wenn sie Werkstücke bearbeiten. Denn nur wenn die Robotersteuerung auf den Millimeter genau weiß, an welcher Stelle sich der Klebe- oder Schweißkopf gerade befindet, ist das Endergebnis präzise. Der Roboter braucht also eine Art Auge. In der Automobilindustrie und vielen weiteren Branchen übernehmen das spezielle Sensoren, die mehrheitlich mit dem Prinzip der Lasertriangulation arbeiten. Eine Laserdiode wirft eine Linie aus rotem Licht auf das Werkstück, von dort wird das Licht unter einem bestimmten Winkel reflektiert und weiter in eine Kamera geworfen. Aus der Position, von der das Licht auf den Kamerachip trifft, lassen sich die Position und die Entfernung des Sensors zum Werkstück innerhalb des Koordinatensystems bestimmen.

Bewegung eingeschränkt

Dabei gibt es jedoch ein Problem: „Die bestehenden Sensoren sind durch Abschattungen in ihrer Flexibilität begrenzt, schränken zusätzlich die Bewegungsfreiheit der Robotersysteme ein und führen zu einem hohen Integrationsaufwand“, sagt Mauritz Möller, Abteilungsleiter Fabriksysteme für die additive Fertigung an der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT in Hamburg. Die Höhenmessung klappt bei herkömmlichen Sensoren nur, wenn diese in Bearbeitungsrichtung angebracht sind. Ändert sich bei diesen Sensoren die Bewegungsrichtung des Roboters, bleibt das Auge blind. Die Festlegung auf eine Bearbeitungsrichtung schränkt die Flexibilität der Handhabungssysteme deutlich ein. Die einzigen Alternativen sind die Verwendung mehrerer Sensoren oder zusätzlicher Achsen – beides ist nach dem heutigen Stand der Technik mitunter teurer als der Roboter selbst.

Alles im Blick

Möller hat mit seinen Kollegen Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash und Julian Weber eine Lösung entwickelt, bei der ein Sensor einen abschattungsfreien Rundumblick ermöglicht sowie einen 360°-Messvorhang erzeugt. Egal wohin sich der Roboter bewegt, immer ist mindestens eine Laserlinie optimal positioniert und liefert genaue Positionsinformationen in die Kamera. Außerdem kommt es nicht zu Abschattungen des Lichts durch kompliziert geformte Bauteile. Der Anwender kann den Sensor für alle Robotersysteme in Klebe- und Schweißprozessen einsetzen.


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