Synthese komplexer Bahnbewegungen mittels Spline-Funktionen für die automatisierte Montage:
In der vorliegenden Arbeit wird die problemorientierte Gestaltung von Algorithmen für die Bewegungssteuerung von Montagesystemen mittels Splines behandelt. - Es werden Steuerfunktionen für Positioniersysteme entworfen, welche auf die unterschiedlichsten Bewegungsaufgaben entsprechend den Erfordernis...
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Zusammenfassung: | In der vorliegenden Arbeit wird die problemorientierte Gestaltung von Algorithmen für die Bewegungssteuerung von Montagesystemen mittels Splines behandelt. - Es werden Steuerfunktionen für Positioniersysteme entworfen, welche auf die unterschiedlichsten Bewegungsaufgaben entsprechend den Erfordernissen der industriellen Praxis zugeschnitten werden können. - Das Zusammenfassen der Elementarbewegungen zu komplexen Bewegungsvorgängen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der technologischen Anforderungen in den einzelnen Bewegungsabschnitten wird anhand eines definierten Montagezyklus demonstriert. - Die Bewegungserzeugung wird ausgehend von der technologischen Aufgabe bis hin zur Führungsgrössengenerierung für das Antriebssystem der Manipulationseinrichtung betrachtet. Dabei steht neben der Minimierung der Montagezykluszeit auch die praxisgerechte Auslegung der Anwenderschnittstelle im Mittelpunkt der Betrachtungen. - Anhand von Testergebnissen an einem Schwenkarmroboter vom Typ SCARA werden die Besonderheiten und Vorzüge dieser Steuerungsart vorgestellt. - Die vorliegende Arbeit zielt insbesondere auf Anwendungen in der flexiblen Montage mit einem hohen Anteil von Handhabungsvorgängen in komplizierten Arbeitsräumen. |
| Beschreibung: | III, 157 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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| adam_text | SYNTHESE KOMPLEXER BAHNBEWEGUNGEN MITTELS SPLINE-FUNKTIONEN FUER DIE
AUTOMATISIERTE MONTAGE DISSERTATION VORGELEGT DER FAKULTAET FUER
MASCHINENBAU DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET ILMENAU ZUR ERLANGUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES DOKTORINGENIEUR (DR.-ING.) VON DIPL.-ING. ANDRE
HEISER GEBOREN AM 20.9.1963 IN LEIPZIG GUTACHTER: 1. UNIV.-PROF.
DR.-ING. HABIL. K. ZIMMERMANN, TU ILMENAU 2. PROF. DR.-ING. HABIL. W.
HOLLE, MODEST SUHL 3. DR.-ING. A. KARGUTH, TETRA GMBH ILMENAU
EINGEREICHT AM: 3.6.2003 WISS. AUSSPRACHE AM: 14.11.2003
INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG
6 1.2 ZIEL DER ARBEIT 9 2 ANALYSE ZUM STAND DER TECHNIK 13 2.1
ALLGEMEINES 13 2.2 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN 14 2.2.1 OPTIMALE
STEUERALGORITHMEN 14 2.2.2 FUEGEN, HANDHABEN UND MONTIEREN 15 2.2.3
MONTAGEZYKLUS 16 2.2.4 BAHNSTEUERUNG 16 2.2.5 SPLINE-INTERPOLATION 17
2.3 UNTERSUCHUNG BEKANNTER VERFAHREN ZUR STEUERUNG VON ANTRIEBEN MITTELS
POLYNOMSPLINES 17 2.3.1 VERFAHREN NACH DENK, MAISSER, ROTHE /1981 18
2.3.2 VERFAHREN NACH CASTAIN, PAUL /1984 19 2.3.3 VERFAHREN NACH
BECHTLOFF /1993 20 2.3.4 VERFAHREN NACH FROISSART, MECHLER/1993 21 2.3.5
VERFAHREN NACH VAN AKEN, VAN BRUESSEL /1988 22 2.3.6 VERFAHREN NACH LIN,
CHANG /1985 23 2.3.7 VERFAHREN NACH BOBROW/1988 24 2.3.8 VERFAHREN NACH
THOMPSON, PATEL /1985 25 2.3.9 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN 26 2.4
UNTERSUCHUNGEN ZUR ABLAUFPLANUNG IN INDUSTRIELLER UMGEBUNG 27 2.5
FORDERUNGEN FUER DEN INDUSTRIELLEN EINSATZ 30 2.6 WERTUNG ZUM STAND DER
TECHNIK 31 3 TECHNOLOGISCHE MERKMALE DER BEWEGUNGEN IN MONTAGESYSTEMEN
33 3.1 KENNGROESSEN, MERKMALE UND EINTEILUNG VON BEWEGUNGEN 34 3.2
MONTAGEZYKLUS 45 4 KOMPONENTEN DER BEWEGUNGSUMSETZUNG 49 4.1
HANDHABUNGSSYSTEME 49 4.1.1 KINEMATISCHE STRUKTUR ...51 4.1.2
KOORDINATENSYSTEME UND TRANSFORMATIONEN 53 4.1.3 STRUKTUR DER
ANTRIEBSSYSTEME 56 4.2 STEUERUNGSPRINZIPIEN 57 INHALTSVERZEICHNIS 4.2.1
STEUERUNGSNIVEAUS 58 4.2.2 ARTEN DER BEWEGUNGSSTEUERUNG 61 4.2.3
OPTIMALE UND KOLLISIONSFREIE STEUERUNG 63 5 ERARBEITUNG DES VERFAHRENS
ZUR BAHNSTEUERUNG FUER DEN MONTAGEZYKLUS 66 5.1 PRINZIPIELLER AUFBAU 66
5.2 STEUERFUNKTIONEN UND INTERPOLATIONEN 68 5.2.1
WEGRASTER-INTERPOLATIONEN ZUR ERZEUGUNG EINER STUETZPUNKTFOLGE 70 5.2.1.1
LINEAR-INTERPOLATION 71 5.2.1.2 KREIS-INTERPOLATION 72 5.2.1.3
SPLINE-INTERPOLATION 73 5.2.1.4 B-SPLINE-INTERPOLATION 79 5.2.1.5
BEZIER-INTERPOLATION 82 5.2.2 ZEITRASTER-INTERPOLATION ZUR BEWEGUNG
ENTLANG EINER STUETZPUNKTFOLGE MITTELS SPLINE-FUNKTIONEN 85 5.2.2.1
REALISIERUNG EINER KONSTANTEN BAHNGESCHWINDIGKEIT IM ANSCHAUUNGSRAUM 88
5.2.2.2 REALISIERUNG EINER ZEITOPTIMALEN STEUERUNG 90 5.2.2.3
KOMBINATION VON ZEITOPTIMALER STEUERUNG UND STEUERUNG MIT KONSTANTER
GESCHWINDIGKEIT 92 5.2.3 PROPORTIONAL-INTERPOLATION ZUR REALISIERUNG DER
NOT-AUS-FUNKTION 93 6 TEST DER STEUERALGORITHMEN 97 6.1 TEST DER
STEUERALGORITHMEN AN EINEM SCARA-ROBOTER 97 6.1.1 ERMITTLUNG DER
OPTIMALFOLGE MOEGLICHER IR-KONFIGURATIONEN 100 6.1.2 ZEITOPTIMALE
PUNKTSTEUERUNG MIT SPLINE-FUNKTIONEN 101 6.1.3 UEBERGANG VON PUNKT- ZU
BAHNSTEUERUNG 103 6.1.4 UNTERSUCHUNGEN ZUR BAHNGENAUIGKEIT 104 6.1.4.1
BEWEGUNGEN MIT KLEINER BZW. SEHR KLEINER BAHN- UND LAGETOLERANZ 104
6.1.4.2 BEWEGUNGEN MIT GROSSER BZW. SEHR GROSSER BAHN- UND
LAGETOLERANZ... 109 6.1.5 DICHTRAUPENAUFTRAG MIT EINER DOSIERNADEL 113
6.1.6 ZEITOPTIMALE DURCHLAUFUNG EINER FREIFORMKURVE 115 6.1.7 VERGLEICH
DER BEWEGUNGSZEITEN 117 6.2 BEWERTUNG DER TESTERGEBNISSE 118 7 ZWEI
VERFAHREN ZUR PLANUNG KOLLISIONSFREIER BEWEGUNGEN IN DER MONTAGE 122 7.1
BAHNSYNTHESE MITTELS B-SPLINES 123 7.1.1 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 123
7.1.2 ERGEBNISSE 126 7.2 BAHNSYNTHESE MITTELS BEZIER-KURVEN 128 7.2.1
THEORETISCHE GRUNDLAGEN 128 7.2.2 ERGEBNISSE 131 -II- INHALTSVERZEICHNIS
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 134 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN 136
LITERATURVERZEICHNIS 140 STICHWORTVERZEICHNIS 155 -IM-
|
| adam_txt |
SYNTHESE KOMPLEXER BAHNBEWEGUNGEN MITTELS SPLINE-FUNKTIONEN FUER DIE
AUTOMATISIERTE MONTAGE DISSERTATION VORGELEGT DER FAKULTAET FUER
MASCHINENBAU DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET ILMENAU ZUR ERLANGUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES DOKTORINGENIEUR (DR.-ING.) VON DIPL.-ING. ANDRE
HEISER GEBOREN AM 20.9.1963 IN LEIPZIG GUTACHTER: 1. UNIV.-PROF.
DR.-ING. HABIL. K. ZIMMERMANN, TU ILMENAU 2. PROF. DR.-ING. HABIL. W.
HOLLE, MODEST SUHL 3. DR.-ING. A. KARGUTH, TETRA GMBH ILMENAU
EINGEREICHT AM: 3.6.2003 WISS. AUSSPRACHE AM: 14.11.2003
INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 PROBLEMSTELLUNG
6 1.2 ZIEL DER ARBEIT 9 2 ANALYSE ZUM STAND DER TECHNIK 13 2.1
ALLGEMEINES 13 2.2 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN 14 2.2.1 OPTIMALE
STEUERALGORITHMEN 14 2.2.2 FUEGEN, HANDHABEN UND MONTIEREN 15 2.2.3
MONTAGEZYKLUS 16 2.2.4 BAHNSTEUERUNG 16 2.2.5 SPLINE-INTERPOLATION 17
2.3 UNTERSUCHUNG BEKANNTER VERFAHREN ZUR STEUERUNG VON ANTRIEBEN MITTELS
POLYNOMSPLINES 17 2.3.1 VERFAHREN NACH DENK, MAISSER, ROTHE /1981 18
2.3.2 VERFAHREN NACH CASTAIN, PAUL /1984 19 2.3.3 VERFAHREN NACH
BECHTLOFF /1993 20 2.3.4 VERFAHREN NACH FROISSART, MECHLER/1993 21 2.3.5
VERFAHREN NACH VAN AKEN, VAN BRUESSEL /1988 22 2.3.6 VERFAHREN NACH LIN,
CHANG /1985 23 2.3.7 VERFAHREN NACH BOBROW/1988 24 2.3.8 VERFAHREN NACH
THOMPSON, PATEL /1985 25 2.3.9 ERGAENZENDE BEMERKUNGEN 26 2.4
UNTERSUCHUNGEN ZUR ABLAUFPLANUNG IN INDUSTRIELLER UMGEBUNG 27 2.5
FORDERUNGEN FUER DEN INDUSTRIELLEN EINSATZ 30 2.6 WERTUNG ZUM STAND DER
TECHNIK 31 3 TECHNOLOGISCHE MERKMALE DER BEWEGUNGEN IN MONTAGESYSTEMEN
33 3.1 KENNGROESSEN, MERKMALE UND EINTEILUNG VON BEWEGUNGEN 34 3.2
MONTAGEZYKLUS 45 4 KOMPONENTEN DER BEWEGUNGSUMSETZUNG 49 4.1
HANDHABUNGSSYSTEME 49 4.1.1 KINEMATISCHE STRUKTUR .51 4.1.2
KOORDINATENSYSTEME UND TRANSFORMATIONEN 53 4.1.3 STRUKTUR DER
ANTRIEBSSYSTEME 56 4.2 STEUERUNGSPRINZIPIEN 57 INHALTSVERZEICHNIS 4.2.1
STEUERUNGSNIVEAUS 58 4.2.2 ARTEN DER BEWEGUNGSSTEUERUNG 61 4.2.3
OPTIMALE UND KOLLISIONSFREIE STEUERUNG 63 5 ERARBEITUNG DES VERFAHRENS
ZUR BAHNSTEUERUNG FUER DEN MONTAGEZYKLUS 66 5.1 PRINZIPIELLER AUFBAU 66
5.2 STEUERFUNKTIONEN UND INTERPOLATIONEN 68 5.2.1
WEGRASTER-INTERPOLATIONEN ZUR ERZEUGUNG EINER STUETZPUNKTFOLGE 70 5.2.1.1
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SPLINE-INTERPOLATION 73 5.2.1.4 B-SPLINE-INTERPOLATION 79 5.2.1.5
BEZIER-INTERPOLATION 82 5.2.2 ZEITRASTER-INTERPOLATION ZUR BEWEGUNG
ENTLANG EINER STUETZPUNKTFOLGE MITTELS SPLINE-FUNKTIONEN 85 5.2.2.1
REALISIERUNG EINER KONSTANTEN BAHNGESCHWINDIGKEIT IM ANSCHAUUNGSRAUM 88
5.2.2.2 REALISIERUNG EINER ZEITOPTIMALEN STEUERUNG 90 5.2.2.3
KOMBINATION VON ZEITOPTIMALER STEUERUNG UND STEUERUNG MIT KONSTANTER
GESCHWINDIGKEIT 92 5.2.3 PROPORTIONAL-INTERPOLATION ZUR REALISIERUNG DER
NOT-AUS-FUNKTION 93 6 TEST DER STEUERALGORITHMEN 97 6.1 TEST DER
STEUERALGORITHMEN AN EINEM SCARA-ROBOTER 97 6.1.1 ERMITTLUNG DER
OPTIMALFOLGE MOEGLICHER IR-KONFIGURATIONEN 100 6.1.2 ZEITOPTIMALE
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BEWEGUNGEN MIT KLEINER BZW. SEHR KLEINER BAHN- UND LAGETOLERANZ 104
6.1.4.2 BEWEGUNGEN MIT GROSSER BZW. SEHR GROSSER BAHN- UND
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DER BEWEGUNGSZEITEN 117 6.2 BEWERTUNG DER TESTERGEBNISSE 118 7 ZWEI
VERFAHREN ZUR PLANUNG KOLLISIONSFREIER BEWEGUNGEN IN DER MONTAGE 122 7.1
BAHNSYNTHESE MITTELS B-SPLINES 123 7.1.1 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 123
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Dabei steht neben der Minimierung der Montagezykluszeit auch die praxisgerechte Auslegung der Anwenderschnittstelle im Mittelpunkt der Betrachtungen. - Anhand von Testergebnissen an einem Schwenkarmroboter vom Typ SCARA werden die Besonderheiten und Vorzüge dieser Steuerungsart vorgestellt. - Die vorliegende Arbeit zielt insbesondere auf Anwendungen in der flexiblen Montage mit einem hohen Anteil von Handhabungsvorgängen in komplizierten Arbeitsräumen.</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Flexible Montage</subfield><subfield code="0">(DE-588)4154615-5</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Bahnsteuerung</subfield><subfield code="0">(DE-588)4042803-5</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Montageroboter</subfield><subfield code="0">(DE-588)4170495-2</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="650" ind1="0" ind2="7"><subfield code="a">Spline-Funktion</subfield><subfield code="0">(DE-588)4056332-7</subfield><subfield code="2">gnd</subfield><subfield code="9">rswk-swf</subfield></datafield><datafield tag="655" ind1=" " ind2="7"><subfield code="0">(DE-588)4113937-9</subfield><subfield code="a">Hochschulschrift</subfield><subfield code="2">gnd-content</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="0"><subfield code="a">Flexible Montage</subfield><subfield code="0">(DE-588)4154615-5</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="1"><subfield code="a">Montageroboter</subfield><subfield code="0">(DE-588)4170495-2</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="2"><subfield code="a">Bahnsteuerung</subfield><subfield code="0">(DE-588)4042803-5</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2="3"><subfield code="a">Spline-Funktion</subfield><subfield code="0">(DE-588)4056332-7</subfield><subfield code="D">s</subfield></datafield><datafield tag="689" ind1="0" ind2=" "><subfield code="5">DE-604</subfield></datafield><datafield tag="856" ind1="4" ind2="2"><subfield code="m">GBV Datenaustausch</subfield><subfield code="q">application/pdf</subfield><subfield code="u">http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=014658377&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA</subfield><subfield code="3">Inhaltsverzeichnis</subfield></datafield><datafield tag="999" ind1=" " ind2=" "><subfield code="a">oai:aleph.bib-bvb.de:BVB01-014658377</subfield></datafield></record></collection> |
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