Wissensbasiertes, Fuzzy-Logik-gestütztes Entgraten von Werkstücken mit kraft- und positionsgeregelten Industrierobotern:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
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| adam_text | Titel: Wissensbasiertes, fuzzy-logik-gestütztes Entgraten von Werkstücken mit kraft- und positionsgeregel
Autor: Liu, Mei-Hua
Jahr: 1995
INHALTSVERZEICHNIS _V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung.................................... 1 1.2 Stand des Wissens .................................. 2 1.2.1 Definition der Entgrataufgabe........................ 2 1.2.2 Stand der Technik beim Roboterentgraten................. 4 1.2.3 Literaturüberblick über das Roboterentgraten............... 8 1.3 Zielsetzung und Überblick der Arbeit........................ 16 2 Kraftregelung von Industrierobotern 20 2.1 Selektive Gelenkmomentenregelung......................... 21 2.2 Nachgiebige Impedanzregelung............................ 21 2.3 Hybride Positions-/Kraftregelung.......................... 23 2.4 Korrektive Positions-/Kraftregelung......................... 25 2.4.1 Regelungsstruktur .............................. 25 2.4.2 Kraftregelung bei Robotersteuerungen ................... 28 3 Kraft geregelte Konturverfolgung 31 3.1 Abtasten einer Werkstückkontur....... 34 3.1.1 Konturermittlung............................... 35 3.1.2 Regelungskonzept............................... 36 3.1.3 Ermittlung der Steifigkeit des Robotersystems............... 38 3.2 Konturverfolgung mit Stützpunkten......................... 39 3.2.1 Konturermittlung............................... 40 3.2.2 Regelungskonzept............................... 41 3.3 Konturverfolgung bei Punktkontakt ......................... 45 3.3.1 Konturermittlung............................... 45
VI INHALTSVERZEICHNIS 3.3.2 Regelungskonzept............................... 46 3.4 Bahngenerierung mittels Konturverfolgung..................... 49 3.4.1 Speicherung der Bahn ............................ 49 3.4.2 Datenreduktion................................ 49 4 Wissensbasiertes System 53 4.1 Generelles Wissen über den EntgTatprozeß..................... 53 4.1.1 Einflußfaktoren auf die Bearbeitungsqualität................ 55 4.1.2 Einflußfaktoren auf die Bearbeitungskraft.................. 60 4.2 Wissensakquisition mittels Fuzzy-Modelbildung.................. 66 4.2.1 Aufgabenstellung der Fuzzy-Modelbildung................. 67 4.2.2 Verfahren der Fuzzy-Modelbildung...... 68 4.2.3 Ablaufplan der Fuzzy-Modellbildung.................... 73 4.2.4 Modellierungsergebnisse ........................... 74 4.3 Pilotsystemimplementierung............................. 77 4.3.1 Prozeßwissensbasis.............................. 77 4.3.2 Konzeptwissen ................................ 79 4.3.3 Konturwissen................................. 80 4.4 Wissensbasierte Planung für das Roboterentgraten ................. 81 4.4.1 Auswahl des Entgratkonzepts........................ 82 4.4.2 Festlegung der Prozeßgrößen......................... 83 4.5 Kraftregelung des Entgratprozesses.......................... 85 4.5.1 Kraftregelung in der Normalenrichtung................... 86 4.5.2 Kraftregelung in der Tangentialrichtung .................. 87 4.5.3 Ermittlung der Prozeßparameter ...................... 88 5 Passives Entgratkonzept 90 5.1 Ausgleichsphase mit Normalkraftregelung...................... 91 5.1.1 Ausgleich mit eingeschaltetem Werkzeug.................. 91 5.1.2 Ausgleich mit ausgeschaltetem Werkzeug.................. 92 5.2 Entgraten mit Fuzzy-Uberwachung......................... 93
INHALTSVERZEICHNIS _VII 5.2.1 Überwachung des Entgratprozesses..................... 94 5.2.2 Einführung eines weichen Übergangs.................... 96 5.2.3 Berücksichtigung der Meßwert-Schwankung................. 97 5.2.4 Regelungsstruktur .............................. 99 6 Aktives Entgratkonzept 101 6.1 Graterkennung mittels Konturverfolgung......................102 6.1.1 Ermittlung der Trajektoriendifferenz....................104 6.1.2 Graterkennung mit Hilfe von Bedienerwissen................106 6.1.3 Datenreduktion................................108 6.2 Aktives Entgratkonzept I...............................109 6.3 Aktives Entgratkonzept II..............................112 6.3.1 Ausgleich von Positionsungenauigkeiten...................113 6.3.2 Festlegung der Entgrat Vorgänge.......................113 6.3.3 Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit ..................116 7 Vergleich mit bekannten Entgratkonzepten 119 7.1 Auswahl von bekannten Entgratkonzepten.....................119 7.1.1 Entgratkonzepte nach [Palm 84, Puls 85]..................119 7.1.2 Entgratkonzepte nach [Jinno 92, Kashiwagi 92] 120 7.2 Vergleich der Entgratkonzepte durch Simulation..................121 7.2.1 Aufbau des Simulationssystems.......................121 7.2.2 Simulationsergebnisse...................... 123 7.3 Eigenschaften der Entgratkonzepte.........................131 8 Zusammenfassung und Ausblick 139 A Pilotsystemimplementierung 142 A.l Versuchsaufbau....................................142 A.2 Softwarerealisierung..................................143
VIII INHALTSVERZEICHNIS B Koordinatentransformationen 147 B.l Koordinatensysteme .................................147 B.2 Positionen und Positionstransformation.......................148 B.3 Bewegungsbahn....................................150 B.4 Kräfte und Krafttransformation...........................151 C Bestimmung des Konkaktpunkts 152 D Grundlagen der Fuzzy-Logik 155 D.l Unscharfe Mengen/Fuzzy-Terme...........................155 D.2 Mengenoperationen..................................156 D.3 Linguistische Variable ................................156 D.4 Komponenten einer Fuzzy-Einheit..........................157 D. 5 Realisierungen und Anwendungen..........................160 E Fuzzy-Modellbildung 162 E. l Algorithmus des Verfahrens Logik-Prüfen......................162 E.2 Algorithmus des Verfahrens nach der LMS-Lernregel ...............164 E.3 Geometrische Deutung................................165 E.4 Vergleich mit konventioneller Modellbildung....................168 F Fotograflen zu den Laborversuchen 171 Literaturverzeichnis 175
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