Ingenieure des ZeMA in Saarbrücken haben einen Demonstrator für die Montage von Großbauteilen mit visueller Assistenz entwickelt, der mit dem LAP Laserprojektor CAD-PRO arbeitet und die Mensch-Roboter-Kooperation effektiv unterstützt. Diese soll im beginnenden Industrie-4.0-Zeitalter mittelständischen Unternehmen ermöglichen, auch kleine Losgrößen wirtschaftlich zu produzieren.
LAP Laserprojektor CAD-PRO unterstützt Positionierung von Betriebsmitteln
Speziell bei Kleinserien, die ein Werker manuell montieren muss, leisten lasergestützte Assistenzsysteme effektiv visuelle Hilfestellung. In einem prototypischen Anwendungsszenario unterstützt der Laserprojektor CAD-PRO die Positionierung von kinematischen Einheiten auf der Arbeitsfläche. Dies können produktspezifische Betriebsmittel oder auch Leichtbauroboter sein. Im ersten Schritt erfolgt die Montageplanung in der Simulation. Hier werden die kinematischen Einheiten zunächst positioniert und anschließend auf ungewollte Kollisionen überprüft. Im zweiten Schritt projiziert dann der Laserprojektor CAD-PRO die Position mit Orientierung der kinematischen Einheit auf der Arbeitsfläche. Dem Werker wird auf diese Weise visuell angezeigt, wo er die Kinematiken positionieren soll. Sobald die Positionierung abgeschlossen ist, wird im dritten Schritt die reale Arbeitsszene mit Hilfe zweier Laserprojektoren CAD-PRO eingemessen und in die Simulation zurückgespielt. Der Mitarbeiter muss die Kinematiken also nur grob platzieren, den Rest übernimmt die Software. Das spart wertvolle Arbeitszeit.
Intelligente Positionierung von Stringern auf CFK-Schalen mittels Laser
Ein zweites innovatives Anwendungsszenario ist die intelligente Positionierung mittels Laserprojektion und Kamerasystem in teilautomatisierten Montageprozessen. In dem vom ZeMA entwickelten Demonstrator werden Leichtbauroboter eingesetzt, um die Plasmavorbehandlung und den Klebstoffauftrag an CFK-Schalen durchzuführen. Als Versteifung der Schalen werden Stringer eingebaut und mit der Außenhaut verklebt. Die Positionierung der Stringer oder Clips auf den Schalen erfolgt bisher noch mit Schablonen. Hier kommt das Lasersystem CAD-PRO von LAP ins Spiel: Mit Dimensionen von 30 x 11 x 11 Zentimetern und einem Gewicht von nur circa drei Kilogramm ist CAD-PRO der kleinste und leichteste Laserprojektor auf dem Markt. Über dem Arbeitsplatz montiert, projiziert der Laserprojektor Umrisse und Konturen mit einer extrem hohen Positioniergenauigkeit von ±0,1 mm. Dem Werker wird mittels Laserstrahlen exakt angezeigt, wo die zu montierenden Stringer oder Clips auf der CFK-Schale zu positionieren sind.
„Das ist besonders praktisch für Produkte mit nur kleinen Serien oder den Sondermaschinenbau“, erklärt der projektleitende Diplomingenieur Matthias Vette vom Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) in Saarbrücken. „Denn hier gilt es, jedes Exemplar ohne Testläufer direkt einwandfrei zu bearbeiten.“ Wenn alles stimmt – sprich die Klebenaht genau der Vorgabe entspricht – gibt der Werker den Befehl zum Kleben. Der Roboter fährt dann die Klebebahn ab.
Laserprojektor als Bindeglied zwischen Mensch und Maschine
Das Lasersystem unterstützt auch die dynamische Aufgabenteilung in der Montage zwischen Mensch und Maschine. „Der LAP Projektor ist dank Multicolour-Funktionalität gleichzeitig Bindeglied zwischen Mensch und Maschine“, erklärt Ralf Müller-Polyzou, Leiter Marketing und Produktmanagement der LAP. Die Linien können nicht nur in klassischem Rot (Diodenlaser mit 635 Nanometern Wellenlänge) projiziert werden, sondern auch in Grün (Diodenlaser mit 520 Nanometern) und Gelb (Überlagerung von Rot und Grün). „Dadurch lassen sich Aufgaben zwischen Mensch und Maschine aufteilen. Bereiche mit grünen Linien übernimmt beispielsweise der Roboter, Bereiche mit roten Linien an besonders komplexen Bauteilstellen übernimmt der Mensch.“ Somit können Optimierungspotenziale in der Produktion effektiv von Mensch und Maschine realisiert werden.“
Lasersystem als Antwort auf Facharbeitermangel
Im beginnenden Industrie-4.0-Zeitalter soll der lasergestützte Mensch-Roboter-Arbeitsplatz ein Zeichen setzen: „Wir wollen kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) dazu befähigen, auch ohne teuren Programmieraufwand Kleinserien wirtschaftlich herzustellen und so wettbewerbsfähig zu bleiben“, sagt ZeMA-Projektleiter Vette. Denn das wird im neuen Industriezeitalter eine Schlüsselkompetenz sein, die große Fabriken derzeit mit der digitalen Vernetzung von Maschinen und Bauteilen und dem vermehrten Einsatz programmieraufwendiger Roboter erwerben. „Die Technologie des intuitiv zu bedienenden Roboters funktioniert heute schon.“ Er soll KMU auch dabei unterstützen, den demografischen Wandel und den Facharbeitermangel zu kompensieren. „Der Roboter kann die einfachen Arbeiten übernehmen, sodass sich qualifizierte Facharbeiter auf andere Tätigkeiten konzentrieren können.“
System lässt sich an jeden Industrieroboter anpassen
Die Software lässt sich grundsätzlich an jeden Industrieroboter anpassen: Im Demonstrationsszenario kommt der Leichtbauroboter UR 10 von Universal Robot zum Einsatz, der dem menschlichen Arm nachempfunden ist. Er wiegt rund 30 Kilogramm, hat sechs Achsen, einen Arbeitsradius von 1300 Millimetern und ist einer der ersten Roboter, die gemeinsam mit dem Menschen arbeiten können – ganz ohne einen Sicherheitskäfig. Angewiesen ist man aber nicht auf diesen Roboter. ZeMA entwickelt Standardprotokolle, sodass die Software mit allen marktgängigen Robotermodellen kompatibel wird.
LAP Laserprojektor CAD-PRO unterstützt Positionierung von Betriebsmitteln
Speziell bei Kleinserien, die ein Werker manuell montieren muss, leisten lasergestützte Assistenzsysteme effektiv visuelle Hilfestellung. In einem prototypischen Anwendungsszenario unterstützt der Laserprojektor CAD-PRO die Positionierung von kinematischen Einheiten auf der Arbeitsfläche. Dies können produktspezifische Betriebsmittel oder auch Leichtbauroboter sein. Im ersten Schritt erfolgt die Montageplanung in der Simulation. Hier werden die kinematischen Einheiten zunächst positioniert und anschließend auf ungewollte Kollisionen überprüft. Im zweiten Schritt projiziert dann der Laserprojektor CAD-PRO die Position mit Orientierung der kinematischen Einheit auf der Arbeitsfläche. Dem Werker wird auf diese Weise visuell angezeigt, wo er die Kinematiken positionieren soll. Sobald die Positionierung abgeschlossen ist, wird im dritten Schritt die reale Arbeitsszene mit Hilfe zweier Laserprojektoren CAD-PRO eingemessen und in die Simulation zurückgespielt. Der Mitarbeiter muss die Kinematiken also nur grob platzieren, den Rest übernimmt die Software. Das spart wertvolle Arbeitszeit.
Intelligente Positionierung von Stringern auf CFK-Schalen mittels Laser
Ein zweites innovatives Anwendungsszenario ist die intelligente Positionierung mittels Laserprojektion und Kamerasystem in teilautomatisierten Montageprozessen. In dem vom ZeMA entwickelten Demonstrator werden Leichtbauroboter eingesetzt, um die Plasmavorbehandlung und den Klebstoffauftrag an CFK-Schalen durchzuführen. Als Versteifung der Schalen werden Stringer eingebaut und mit der Außenhaut verklebt. Die Positionierung der Stringer oder Clips auf den Schalen erfolgt bisher noch mit Schablonen. Hier kommt das Lasersystem CAD-PRO von LAP ins Spiel: Mit Dimensionen von 30 x 11 x 11 Zentimetern und einem Gewicht von nur circa drei Kilogramm ist CAD-PRO der kleinste und leichteste Laserprojektor auf dem Markt. Über dem Arbeitsplatz montiert, projiziert der Laserprojektor Umrisse und Konturen mit einer extrem hohen Positioniergenauigkeit von ±0,1 mm. Dem Werker wird mittels Laserstrahlen exakt angezeigt, wo die zu montierenden Stringer oder Clips auf der CFK-Schale zu positionieren sind.
„Das ist besonders praktisch für Produkte mit nur kleinen Serien oder den Sondermaschinenbau“, erklärt der projektleitende Diplomingenieur Matthias Vette vom Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) in Saarbrücken. „Denn hier gilt es, jedes Exemplar ohne Testläufer direkt einwandfrei zu bearbeiten.“ Wenn alles stimmt – sprich die Klebenaht genau der Vorgabe entspricht – gibt der Werker den Befehl zum Kleben. Der Roboter fährt dann die Klebebahn ab.
Laserprojektor als Bindeglied zwischen Mensch und Maschine
Das Lasersystem unterstützt auch die dynamische Aufgabenteilung in der Montage zwischen Mensch und Maschine. „Der LAP Projektor ist dank Multicolour-Funktionalität gleichzeitig Bindeglied zwischen Mensch und Maschine“, erklärt Ralf Müller-Polyzou, Leiter Marketing und Produktmanagement der LAP. Die Linien können nicht nur in klassischem Rot (Diodenlaser mit 635 Nanometern Wellenlänge) projiziert werden, sondern auch in Grün (Diodenlaser mit 520 Nanometern) und Gelb (Überlagerung von Rot und Grün). „Dadurch lassen sich Aufgaben zwischen Mensch und Maschine aufteilen. Bereiche mit grünen Linien übernimmt beispielsweise der Roboter, Bereiche mit roten Linien an besonders komplexen Bauteilstellen übernimmt der Mensch.“ Somit können Optimierungspotenziale in der Produktion effektiv von Mensch und Maschine realisiert werden.“
Lasersystem als Antwort auf Facharbeitermangel
Im beginnenden Industrie-4.0-Zeitalter soll der lasergestützte Mensch-Roboter-Arbeitsplatz ein Zeichen setzen: „Wir wollen kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) dazu befähigen, auch ohne teuren Programmieraufwand Kleinserien wirtschaftlich herzustellen und so wettbewerbsfähig zu bleiben“, sagt ZeMA-Projektleiter Vette. Denn das wird im neuen Industriezeitalter eine Schlüsselkompetenz sein, die große Fabriken derzeit mit der digitalen Vernetzung von Maschinen und Bauteilen und dem vermehrten Einsatz programmieraufwendiger Roboter erwerben. „Die Technologie des intuitiv zu bedienenden Roboters funktioniert heute schon.“ Er soll KMU auch dabei unterstützen, den demografischen Wandel und den Facharbeitermangel zu kompensieren. „Der Roboter kann die einfachen Arbeiten übernehmen, sodass sich qualifizierte Facharbeiter auf andere Tätigkeiten konzentrieren können.“
System lässt sich an jeden Industrieroboter anpassen
Die Software lässt sich grundsätzlich an jeden Industrieroboter anpassen: Im Demonstrationsszenario kommt der Leichtbauroboter UR 10 von Universal Robot zum Einsatz, der dem menschlichen Arm nachempfunden ist. Er wiegt rund 30 Kilogramm, hat sechs Achsen, einen Arbeitsradius von 1300 Millimetern und ist einer der ersten Roboter, die gemeinsam mit dem Menschen arbeiten können – ganz ohne einen Sicherheitskäfig. Angewiesen ist man aber nicht auf diesen Roboter. ZeMA entwickelt Standardprotokolle, sodass die Software mit allen marktgängigen Robotermodellen kompatibel wird.
