Ein Verfahren zur Kompensation temperaturinduzierter Verformungen an Industrierobotern:
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München
Utz, Wiss.
1999
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
1
MOTIVATION
.
1
2
ZIEL
DER
ARBEIT
.
5
2.1
ZIELSETZUNG
.
5
2.2
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
7
3
STAND
DER
TECHNIK
.
9
3.1
KINEMATIKSTRUKTUREN
BEI
INDUSTRIEROBOTERN
.
9
3.2
GENAUIGKEITSKENNGROESSEN
BEI
INDUSTRIEROBOTERN
.
12
3.2.1
STAND
DER
NORMUNG
.
12
3.2.2
KENNGROESSEN
FUER
INDUSTRIEROBOTER
.
13
3.2.2.1
STATIONAERE
KENNGROESSEN
.
14
3.2.2.2
INSTATIONAERE
KENNGROESSEN
.
16
3.2.3
EINFLUESSE
AUF
DIE
GENAUIGKEITSKENNGROESSEN
.
19
3.2.3.1
FERTIGUNGS
UND
MONTAGEBEDINGTE
EINFLUESSE
.
20
3.2.3.2
THERMISCHE
EINFLUESSE
.
21
3.3
LOESUNGSANSAETZE
ZUR
GENAUIGKEITSSTEIGERUNG
VON
INDUSTRIEROBOTERN
.
24
3.3.1
OPTIMIERUNG
DES
STATIONAEREN
VERHALTENS
MITTELS
KALIBRIERVERFAHREN
.
24
3.3.1.1
MOEGLICHKEITEN
ZUR
MODELLIERUNG
KINEMATISCHER
KETTEN
.
24
3.3.1.2
IDENTIFIKATION
VON
MODELLPARAMETERN
.27
3.3.1.3
STEIGERUNG
DER
STATIONAEREN
GENAUIGKEIT
.30
3.3.2
VERBESSERUNG
DES
THERMISCHEN
VERHALTENS
.
32
3.4
DEFIZITE
BEKANNTER
OPTIMIERUNGSVERFAHREN
.
36
4
KONZEPTION
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
.
38
4.1
TEMPERATURVERFORMUNGSVERHALTEN
VON
INDUSTRIEROBOTERN
.
38
4.2
GESAMTSTRUKTUR
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
.
40
4.2.1
GRUNDKALLBRIERUNG
NACH
DER
MONTAGE
DES
ROBOTERS
.
41
4.2.2
KALIBRIERUNG
WAEHREND
DES
BETRIEBS
.
43
4.3
BEURTEILUNG
DER
LEISTUNGSFAEHIGKEIT
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
.
45
4.3.1
VORTEILE
DER
STEUERUNGSTECHNISCHEN
KOMPENSATION
.
45
INHALTSVERZEICHNIS
4.3.2
GRENZEN
DER
STEUERUNGSTECHNISCHEN
KOMPENSATION
.
45
4.4
ANFORDERUNGSPROFIL
FUER
DAS
KALIBRIERVERFAHREN
.
48
4.4.1
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
GRUNDKALIBRIERUNG
.
48
4.4.2
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
KALIBRIERUNG
IM
BETRIEB
.
50
5
TEMPERATURABHAENGIGES
VERFORMUNGSVERHALTEN
VON
INDUSTRIEROBOTERN
.
52
5.1
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
DER
THERMISCHEN
VERFORMUNG
.
52
5.1.1
THERMISCHE
LAENGEN
UND
VOLUMENAUSDEHNUNG
.
52
5.1.2
THERMISCHE
BIEGUNG
.
54
5.1.3
BEHARRUNGSTEMPERATUR
.
55
5.2
ERGEBNISSE
EXPERIMENTELLER
UNTERSUCHUNGEN
AN
INDUSTRIEROBOTERN
.
56
5.2.1
VERSUCHSAUFBAU
UND
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.
57
5.2.2
VERFORMUNGEN
AN
ACHSVERBINDUNGSELEMENTEN
.
60
5.2.3
VERFORMUNGEN
AN
BEWEGUNGSACHSEN
.
64
5.2.4
UEBERLAGERUNG
VON
EINZELVERFORMUNGEN
.
68
6
ENTWICKLUNG
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
.
75
6.1
METHODE
ZUR
ERMITTLUNG
UND
AUSWAHL
THERMISCHER
PARAMETER
.
75
6.1.1
VERFORMUNG
AN
ACHSVERBINDUNGSELEMENTEN:
THERMISCHE
PARAMETER
1.
ART
.
77
6.1.2
POSITIONIERFEHLER
BEI
BEWEGUNGSACHSEN:
THERMISCHE
PARAMETER
2.
ART
.
81
6.1.2.1
ERMITTLUNG
THERMISCHER
PARAMETER
2.
ART
BEI
SERIELLER
KINEMATIKSTRUKTUR
.
83
6.1.2.2
ERMITTLUNG
THERMISCHER
PARAMETER
2.
ART
BEI
SERIELLER
KINEMATIKSTRUKTUR
MIT
GESCHLOSSENER
TEILKETTE
.
86
6.1.3
AUSWAHL
SIGNIFIKANTER
THERMISCHER
PARAMETER
.
89
6.2
ERSTELLUNG
DES
THERMISCHEN
FEHLERMODELLS
FUER
6-ACHSEN
VERTIKALKNICKARMROBOTER
.
90
6.2.1
INDUSTRIELL
EINGESETZTE
KOORDINATENTRANSFORMATION
BEI
VERTIKALKNICKARMROBOTERN
-
NOMINALE
MODELLIERUNG
.
91
6.2.2
IMPLEMENTIERUNG
THERMISCHER
PARAMETER
BEI
NOMINALER
MODELLIERUNG
.94
6.2.3
VOLLSTAENDIGE
IMPLEMENTIERUNG
THERMISCHER
PARAMETER
DURCH
HOMOGENE
TRANSFORMATIONEN
.96
INHALTSVERZEICHNIS
6.3
IDENTIFIKATION
DER
THERMISCHEN
PARAMETER
IM
BETRIEB
.
104
6.3.1
AUFSTELLUNG
DER
ZIELFUNKTION
.
105
6.3.2
OPTIMIERUNGSVERFAHREN
ZUR
LOESUNG
DER
ZIELFUNKTION
.
106
6.3.3
KALIBRIERPOSITIONEN
FUER
DIE
KOMPENSATION
IM
BETRIEB
.
108
6.4
VORGEHENSWEISE
ZUR
INTEGRATION
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
IN
EINE
APPLIKATION
.
112
6.4.1
AUSWAHL
UND
INTEGRATION
DES
MESSSYSTEMS
.
113
6.4.2
AUFBAU
DES
KOMPENSATIONSKREISES
.
114
6.4.3
SCHRITTE
ZUR
INBETRIEBNAHME
DES
GESAMTSYSTEMS
.
117
7
ANWENDUNGSBEISPIEL
.
119
7.1
AUSGANGSSITUATION
.
119
7.2
SYSTEMKOMPONENTEN
DER
REALISIERTEN
TESTAPPLIKATION
.
120
7.3
ERPROBUNG
DES
KALIBRIERVERFAHRENS
.
124
7.3.1
DURCHFUEHRUNG
DER
GRUNDKALIBRIERUNG
.
124
7.3.2
IMPLEMENTIERUNG
DER
KOMPENSATION
IN
DIE
TESTAPPLIKATION
.
132
7.3.3
ERZIELTER
KOMPENSATIONSEFFEKT
.
136
7.4
BEWERTUNG
DES
ENTWICKELTEN
KALIBRIERVERFAHRENS
.
138
7.4.1
ROBOTERGESTUETZTE
INLINE-MESSTECHNIK
IM
VERGLEICH
ZU
HERKOEMMLICHEN
MESSMITTELN
.
139
7.4.2
VERGLEICH
UNTERSCHIEDLICHER
VERFAHREN
ZUR
MINIMIERUNG
DER
TEMPERATURDRIFT
.
140
8
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
146
9
LITERATURVERZEICHNIS
.
149
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