Online-Roboterbahnplanung für unbekannte Bauteile : Anwendungsbeispiel: Hochdruckreinigung durch Industrieroboter

Horstmann, René; Demming, Christian; Nisch, Antonio; Bühren, Michael; Borrmann, Franz ORCID; Becker, Maarten; Finkenberg, Matthias; Schramm, Dieter GND

In der vorliegenden Arbeit wird eine Online-Roboterbahnplanung für die automatisierte Hochdruckwasserstrahlreinigung von unbekannten Bauteilen vorgestellt. Bei den unbekannten Bauteilen handelt es sich um regellose Geometrien, wie Bruchstücke oder aufgeschnittene Rohre, mit einem Bearbeitungsvolumen von 1 m³. Die robotergeführte Reinigung soll entweder an der gesamten Oberfläche oder an farblich markierten Stellen erfolgen. Eine Konstruktionszeichnung der Bauteile liegt dabei nicht vor. Die Arbeit teilt sich in die beiden Forschungsthemen 3D-Bildverarbeitung und Online-Bahnplanung des Roboters auf. Die Schnittstelle liegt somit bei der Beschreibung der Reinigungsprozessbahnen auf dem Bauteil. Für die Realisierung wurde eine Roboterzelle aufgebaut. Integriert ist dort ein 6-Achs-Knickarmroboter in Kombination mit einer Dreh-Kipp-Einheit. Die 3D-Datenerfassung erfolgt durch ein Stereoskopie-Kamerasystem, das an gleichbleibender Position das gesamte Scanvolumen des Drehtisches erfasst. Für die Farbdetektion wurde zusätzlich eine 2D-Farbkamera installiert. Die Entwicklung einer zuverlässigen Online-Roboterbahnplanung stand im Vordergrund eines Forschungsprojekts. Der Bearbeitungsprozess wurde unter Laborbedingungen validiert, da die Gegebenheiten der Hochschule keine reale Hochdruckreinigung in einer geschlossenen Kabine ermöglichen.

This article presents an online robot path planning for an automated high pressure water jet cleaning of unknown components. The unknown components are random geometries, such as fragments or cut pipes, with a processing volume of 1 m³. The robot-guided cleaning should take place either on the entire surface or in colored areas. A construction drawing of the components does not exist. The work is divided into the two research topics: 3D image processing and online path planning of the robot. The cleaning paths on the components are the interface data between the two research area. A robot cell has been set up to realize this work. It consists of a 6-axis articulated arm robot in combination with a two-axis positioner. The 3D data acquisition is carried out by a stereoscopic camera system, which records the entire scan volume of the rotary table from a constant position. A 2D color camera was also installed for color detection. The development of reliable online robot path planning was the focus of a research project. The cleaning process was validated under laboratory conditions, because it is not possible to run a real high-pressure cleaning in a closed cabin at the university.

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Horstmann, R., Demming, C., Nisch, A., Bühren, M., Borrmann, F., Becker, M., Finkenberg, M., Schramm, D., 2021. Online-Roboterbahnplanung für unbekannte Bauteile: Anwendungsbeispiel: Hochdruckreinigung durch Industrieroboter. Siebte IFToMM D-A-CH Konferenz 2021. https://doi.org/10.17185/duepublico/74036
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