Var är jag? Som människor, robotar måste också svara på den frågan, medan de outtröttligt limer, svetsa eller applicera tätningar på arbetsstycken. Trots allt, produktionen av precisionsprodukter beror på att robotstyrsystem alltid vet var det limande huvudet eller svetshuvudet ligger till närmaste millimeter hela tiden. Det betyder att roboten behöver något slags öga. Inom bilindustrin och många andra sektorer, specialiserade sensorer utför denna funktion, de flesta fungerar enligt principen om lasertriangulering. En laserdiod projicerar en rad rött ljus på arbetsstycket, från vilket ljuset reflekteras i en specifik vinkel innan det detekteras av en kamera. Från läget för ljuset som träffar kamerachipet, sensorns position och avstånd med avseende på arbetsstycket i koordinatsystemet kan beräknas.

Dock, Det finns ett problem med sådana system:"Skuggningseffekten begränsar flexibiliteten hos befintliga sensorer. De begränsar också rörelsefriheten för robotsystemen och att integrera dem är mycket arbetskrävande, "säger Mauritz Möller, chef för avdelningen för additiva tillverkningssystem vid Fraunhofer Research Institution for Additive Manufacturing Technologies IAPT i Hamburg. Det enda sättet att mäta höjd med konventionella sensorer är att montera dem längs bearbetningsriktningen. Med dessa sensorer, dock, roboten är blind när den ändrar sin rörelseriktning. Att behöva fördefiniera bearbetningsriktningen begränsar avsevärt flexibiliteten hos hanteringssystemen. De enda alternativen är att använda flera sensorer eller ytterligare axlar - var och en av dem, med tanke på dagens toppmoderna teknik, kan ibland kosta mer än själva roboten.

Patenterad mätteknik

Mauritz Möller och hans kollegor Malte Buhr, Vishnuu Jothi Prakash och Julian Weber har utvecklat en innovativ lösning som heter SensePRO. Detta kompakta sensorsystem mäter 15 centimeter i diameter och är utrustat med specialutvecklade bildbehandlingsalgoritmer, vilket ger ett skuggfritt allround-synfält, och generera ett 360 ° mätfält, erbjuder fullständig flexibilitet när det gäller mätriktningen. Oavsett var roboten rör sig, minst en laserlinje är alltid optimalt placerad, leverera exakt positionsinformation till kameran.

Detta tillvägagångssätt löser också ett annat problem - skuggning av laserljuset med komponenter med komplexa former. Forskarna har nu patenterat tekniken. Ingen ytterligare programmering krävs för att integrera det nya sensorsystemet i befintliga robotsystem. Det kan användas helt flexibelt och, framför allt, pålitligt i alla limning och svetsningsprocesser. Tekniken förenklar processkontroll och kvalitetssäkring avsevärt - med bara en sensor.

Intelligent termisk hantering

Att arbeta under långa perioder i tuffa produktionsmiljöer, sensorn innehåller en kylmodul, som använder antingen vatten eller luft. För att förbättra kylningen, den optiska bänken på vilken laserdioderna och kamerorna är monterade har en intern kylstruktur. På grund av sin mycket komplexa form, det enda sättet att producera det är genom 3D-utskrift. Detta intelligenta värmehanteringssystem förlänger sensorns livslängd. Sensorn är utformad för att passa robotar tillverkade av alla ledande tillverkare, från Kuka till Fanuc, och är väl lämpad för alla tänkbara applikationsscenarier. Som ett resultat, den kan enkelt integreras i befintliga produktionssystem.

SensePRO förväntas vara redo för fullskalig produktion 2021. Eftersom inga konkurrerande system för närvarande finns tillgängliga, SensePRO har en god chans att framgångsrikt etablera sig på den snabbt växande industrirobotmarknaden. I Tyskland, runt 1, 300 nya robotar för applikationer för svetsning eller limning som kräver en sådan sensor säljs varje år.

För Mauritz Möller och hans kollegor Malte Buhr, Vishnuu Prakash och Julian Weber, syftet med projektet är att bedöma hur SensePRO kan kommersiellt utnyttjas, till exempel i en spin-off.