Optische Sensorik zur Bahnführung von Industrierobotern mit hohen Bahngeschwindigkeiten
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
1994
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| Schriftenreihe: | Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen <Stuttgart>: ISW-Forschung und Praxis
103 |
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Inhaltsverzeichnis
Formelzeichen und Abkürzungen 10
1 Einleitung 14
1 1 Problemstellung 14
1 2 Zielsetzung und Vorgehensweise 16
2 Konzepte zur sensorgestützten Konturverfolgung mit Industrie
robotern 17
2 1 Begriffsbestimmungen und Gründe für den Sensoreinsatz 17
2 2 Analyse bekannter Sensorfuhrungen für Industrieroboter 21
221 Steuerungsschnittstelien zur Verarbeitung von Sensordaten 21
222 Konventionelle Sensorregelkreise 23
223 Gesteuerte Bahnfuhrung mit vorlaufendem Sensor 23
224 Hochdynamische Zusatzachsen 26
225 Bewertung der Bahnfuhrungsstrategien 26
2 3 Optische Sensorik zur 3D-Bahnführung 27
231 Abgrenzung zu nichtoptischen Meßprinzipien 27
232 Klassifikation optischer Bahnführungssensoren 29
233 Signalverarbeitungsstrategien zur Konturlagendetektion 33
234 Anforderungen an eine Sensorik zur schnellen Konturverfolgung 34
2341 Anforderungen aus der Sicht des Anwenders 34
2342 Erarbeitung der Anforderungen an die zeitlichen Kenngrößen eines Sen
sorsystems 36
235 Analyse des Potentials relevanter Sensormeßprinzipien zur schnellen
Konturerfassung 39
2351 Punktuell abtastende Meßverfahren 39
2352 Bildwandler als Basisbausteine parallel operierender Abtastmeßprin
zipien 41
2353 Stereoskopische Verfahren 42
2354 Bildverarbeitung mit partiell strukturierter Auflichtbeleuchtung 43
2355 Lichtschnittverfahren 44
2356 Bewertung der vorgestellten Meßprinzipien 48
2 4 Zusammenstellung der erforderlichen Untersuchungen und Entwick
lungen 50
-8-
3 Erarbeitung und Untersuchung der Einsatzgrenzen eines Kontur-
verfolgungssystems mit vorlaufendem Lichtschnittsensor ^
3 1 Erreichbare Bahngeschwindigkeiten
311 Bahnplanungsbedingung ^
312 Maxima] zulässige Richtungsändemngen ^
313 Minimal zulässiger Bahnkrümmungsradius 5g
3 2 Erreichbare Bahngenauigkeiten 55
321 Ursachen für Bahnfehler beim vorlaufenden Sensor 59
322 Einfluß von Kinematik-, Mechanik- und Sensormeßfehlem auf die
Bahngenauigkeit 61
4 Konzeption eines schnellen, flexiblen Lichtschnittsensorsystems 65
4 1 Untergliederung in konfigurierbare Funktionseinheiten 65
4 2 Methodisches Vorgehen zur Auslegung des Sensoraufbaus 66
4 3 Zeitoptimale Bilderfassung mit einem Frametransfer-CCD 68
Adaptive Belichtungsverfahren für Lichtschnittsensoren
Einflußfaktoren auf die Dynamik der Bildsensorsignale
Strategien zur adaptiven Bildaussteuerung
On-line-Erfassung des Belichtungszustandes
Versuchsaufbau zur On-line-Erfassung des Belichtungszustandes
Adaption der Belichtungszeit und automatische Mehrfachbelichtung
Strategien zur schnellen, mehrdimensionalen Signalverarbeitung
Datenreduktion zur Redundanzvermeidung
Plausibilitätskontrolle der komprimierten Meßdaten
Schnelle Transformation von Kamera- in Sensorkoordinaten
Schnelle Konturlagenbestimmung in drei Freiheitsgraden
Entwicklung eines universellen Basisalgorithmus
Kombinierte Auswertung von Geometrie- und Grauwertdaten
Experimentelle Ergebnisse zur Konturlagenbestimmung
Beispielhafte Systemrealisierungen
Erstellte Hard- und Softwarekomponenten
Experimentelle Erprobung der Konturverfolgung
-9-
7 3 Einsatzpotential einer Lichtschnittsensorik zur Programmierung von
3D-Laserbearbeitungen 113
8 Zusammenfassung und Ausblick 116
Literatur 119
Anhang 129
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